氫氣已經(jīng)被吹捧為幾十年來(lái)最理想的零碳排燃料，但到目前為止，它卻一直未能廣泛普及。然而，2020年1月，由92家主要公司組成的組織氫氣理事會(huì)宣稱(chēng)2020年代將是“氫的十年”。帝國(guó)理工學(xué)院環(huán)境政策中心客座教授、咨詢(xún)公司e4Tech的負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·哈特（David Hart）贊同這一觀點(diǎn)?！拔覀兛吹搅巳藗儗?duì)氫，尤其是氫燃料電池的濃厚興趣?！彼f(shuō)。
奔馳GLC F-Cell僅在德國(guó)提供租賃業(yè)務(wù)，油箱、電池、加氫口和電動(dòng)機(jī)位于車(chē)輛后部；燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋下
自1990年代后期以來(lái)，汽車(chē)制造商對(duì)氫動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了大量投資，但是時(shí)至今日，市面上只能買(mǎi)到本田、現(xiàn)代和豐田制造的燃料電池汽車(chē)。大規(guī)模應(yīng)用并不是受到技術(shù)的阻礙，而是加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)困難以及成本。不過(guò)，這一切即將改變。歸功于國(guó)際上計(jì)劃使氫氣成為整個(gè)能源系統(tǒng)的主要組成部分，不僅用于汽車(chē)，還用于家庭和工業(yè)供暖和供電，以及卡車(chē)、火車(chē)和輪船，也許最重要的是，用于存儲(chǔ)多余的電力。
目前，英國(guó)全國(guó)只有13家加氫站
2019年，英國(guó)宣布成為第一個(gè)到2050年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放立法的國(guó)家，這比先前的法律要求將1990年的碳排放量減少80%的目標(biāo)有所提高。豐田英國(guó)分公司替代燃料經(jīng)理約翰·亨特（John Hunt）解釋說(shuō)，這產(chǎn)生了很大的不同：“減少80%的話(huà)，可以把所有困難的問(wèn)題隱藏在剩余的20%之中。一旦將凈零碳排放放到臺(tái)前，就不得不重新思考，腦海里全是難?！?
燃料電池電動(dòng)車(chē)?yán)脷錃馀c外界空氣發(fā)生反應(yīng)
其中之一便是氫氣。亨特7月曾在《未來(lái)能源場(chǎng)景》報(bào)告中說(shuō)：“英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)清楚地表明氫氣是必不可少的，毋庸置疑?！眻?bào)告還稱(chēng)，每年至少需要190TWh的電力來(lái)生產(chǎn)氫氣以達(dá)到凈零值，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了其應(yīng)對(duì)用電峰谷的儲(chǔ)能能力（稱(chēng)為電網(wǎng)平衡）。因?yàn)槟壳盁o(wú)法存儲(chǔ)大量的非高峰電量，在過(guò)去的十年中，8.7TWh的風(fēng)能（相當(dāng)于1.36億臺(tái)起亞e-Niro 64kWh電池組的容量）被白白浪費(fèi)，價(jià)值高達(dá)6.49億英鎊。
今天很多風(fēng)能都被白白浪費(fèi)掉了
亨特相信英國(guó)在利用風(fēng)力發(fā)電零碳排制氫方面具有巨大潛力?！坝?guó)擁有世界上最方便、最強(qiáng)風(fēng)力條件?！彼忉屨f(shuō)：“英國(guó)方便利用海水建設(shè)近海制氫廠，再通過(guò)管道或船運(yùn)將其運(yùn)至內(nèi)陸地區(qū)。結(jié)合廢油氣田和鉆井，使用這些平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)制氫是完全可行的?！?
綠氫是耗電電解水產(chǎn)生的。電能一旦轉(zhuǎn)化為氫氣，就可以無(wú)限期地進(jìn)行存儲(chǔ)，充分利用枯竭的油田和鹽洞，這就是亨特所說(shuō)的英國(guó)具有“出色的地質(zhì)條件”。英國(guó)已經(jīng)有三十個(gè)鹽洞被用來(lái)儲(chǔ)存天然氣和石油。曾經(jīng)用于輸送天然氣的管道可以用來(lái)輸送氫氣，起到儲(chǔ)能的雙重作用。歐盟目前的管道網(wǎng)絡(luò)不僅可以運(yùn)輸天然氣，而且還可以存儲(chǔ)1500TWh的天然氣形式的能源。與電力不同，氫氣所存儲(chǔ)的能量不會(huì)隨著輸送而減少。歐洲天然氣供應(yīng)商的一個(gè)財(cái)團(tuán)計(jì)劃再建14，000英里的管道，以形成整個(gè)歐洲的氫氣配送主干管道。
海水電解可以制氫
建設(shè)加氫站而沒(méi)有太多車(chē)來(lái)加氫，盈利難題一直倍受困擾，但是卡車(chē)、出租車(chē)和公共汽車(chē)的區(qū)域性商業(yè)車(chē)隊(duì)提供了解決方案。“最初的想法是建設(shè)許多加氫站，汽車(chē)隨處可以加氫?！焙嗵亟忉尩溃骸艾F(xiàn)在的想法則是在特定區(qū)域建立車(chē)隊(duì)形成節(jié)點(diǎn)。一旦有足夠多的區(qū)域，就可以將其合并。”亨特認(rèn)為歐盟2050年目標(biāo)“非常具有侵略性”，需要協(xié)同努力來(lái)增加生產(chǎn)綠氫所需的電解槽的產(chǎn)量。
英國(guó)公司ITM Power在這個(gè)方面有所領(lǐng)先。ITM Motive董事總經(jīng)理鄧肯·耶倫（Duncan Yellen）解釋說(shuō)：“我們生產(chǎn)電解槽已有整整二十年的時(shí)間，2020年底將建成一座電解槽超級(jí)工廠?！盜TM Motive是ITM Power新分公司，成立專(zhuān)門(mén)致力于加氫站的發(fā)展。目前已經(jīng)有七家加氫站，主要在倫敦附近，還有六家正在建設(shè)之中，包括倫敦地區(qū)兩家和北部地區(qū)的另外四家。“我們需要大約100家加氫站才能擁有合理的地理覆蓋范圍?！币畟愓f(shuō)：“我的雄偉目標(biāo)是在未來(lái)五年內(nèi)建成100家加氫站。由于燃料電池汽車(chē)種類(lèi)繁多，100家加氫站足以覆蓋英國(guó)全境?！?
英國(guó)ITM公司專(zhuān)門(mén)從事儲(chǔ)能業(yè)務(wù)
ITM加氫站已經(jīng)為出租車(chē)隊(duì)和緊急服務(wù)部門(mén)提供服務(wù)，其中包括擁有11臺(tái)豐田Mirai的倫敦警察廳?！斑@些組織一天24小時(shí)都需要用車(chē)，沒(méi)有時(shí)間插拔充電。”耶倫說(shuō)。要知道，耶倫從2015年開(kāi)始日常駕駛豐田Mirai，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)車(chē)的性能不足的情況?，F(xiàn)在ITM加氫站的加氫成本含增值稅為每公斤10英鎊（Mirai可以加5kg氫）。耶倫的目標(biāo)是將價(jià)格降低到含增值稅7英鎊左右，只比柴油價(jià)格低一點(diǎn)。耶倫堅(jiān)信氫氣將是未來(lái)能源場(chǎng)景的重要組成部分：“如果要達(dá)到凈零排放，我們完全清楚必須要考慮氫氣。沒(méi)有氫，將無(wú)法進(jìn)行季節(jié)性存儲(chǔ)、備用發(fā)電或重貨物運(yùn)輸。”
豐田Mirai是公眾可以購(gòu)買(mǎi)的首款氫動(dòng)汽車(chē)
據(jù)估計(jì)，當(dāng)今全球運(yùn)營(yíng)的氫動(dòng)車(chē)有53，600臺(tái)，包括18，000臺(tái)汽車(chē)和31，000輛叉車(chē)，其余則為商用車(chē)。在英國(guó)只有240臺(tái)注冊(cè)，但是未來(lái)一兩年內(nèi)，總數(shù)可能會(huì)迅速增加。
氫動(dòng)汽車(chē)如何工作
燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（FCEV）是具有氫燃料電池系統(tǒng)而非大型電池組的電動(dòng)汽車(chē)，其中氫氣以700bar的壓力儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐中，電池堆產(chǎn)生高壓電，小型緩沖電池提供瞬態(tài)電量以加速并存儲(chǔ)回收制動(dòng)能量。電池堆由更小的燃料電池組成（豐田系統(tǒng)中為370個(gè)），每個(gè)燃料電池都包含一個(gè)聚合物膜，夾在涂有催化劑的陽(yáng)極與陰極之間。氫氣流過(guò)陰極側(cè)，空氣流過(guò)陽(yáng)極側(cè)；氫原子中的質(zhì)子通過(guò)聚合物膜被吸引，與空氣中的氧氣結(jié)合而產(chǎn)生水；留下的電子在陽(yáng)極與陰極之間產(chǎn)生電流。因此，這種類(lèi)型的燃料電池稱(chēng)為質(zhì)子交換膜（PEM）。
FCEV氫氣被壓縮到700 bar或10，153psi的驚人壓力
開(kāi)發(fā)過(guò)程中的難點(diǎn)在于電池堆內(nèi)部產(chǎn)生的水、穩(wěn)定性以及極低的溫度下起步。燃料電池也很昂貴，但其成本一直在下降，豐田公司希望到2025年與混合動(dòng)力汽車(chē)相當(dāng)。多年來(lái)，所有儲(chǔ)氫罐都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格測(cè)試，包括槍擊，而且氫氣僅在狹窄的空間內(nèi)才會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)，因此燃料電池系統(tǒng)裝有泄漏傳感器。否則，氫氣會(huì)無(wú)害地散發(fā)到空氣中。給FCEV加氫與傳統(tǒng)汽車(chē)加油的方法幾乎相同，除了泵嘴牢固地鎖定在加氫口穩(wěn)定高壓。FCEV司機(jī)在加氫方面幾乎沒(méi)有區(qū)別，而駕駛體驗(yàn)與純電動(dòng)車(chē)完全相同。
氫動(dòng)汽車(chē)研發(fā)進(jìn)展
梅賽德斯·奔馳：盡管早在1998年奔馳便率先推出全球首款公路行駛FCEV，即基于A級(jí)的Necar4，但奔馳現(xiàn)在更專(zhuān)注于純電動(dòng)車(chē)，還擁有奔馳GLC F-Cell原型車(chē)和數(shù)十年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
通用：截止2016年，通用汽車(chē)已經(jīng)在燃料電池技術(shù)上投資了19億英鎊，2002年生產(chǎn)了創(chuàng)新的Hywire概念車(chē)，并在2008年與本田公司合作生產(chǎn)了Equinox FCEV，但最近擱置了FCEV發(fā)展計(jì)劃。
福特：自從與戴姆勒和加拿大主要的燃料電池開(kāi)發(fā)商Ballard展開(kāi)合作以來(lái)，福特已經(jīng)減小了發(fā)展FCEV的興趣。但是，福特在中國(guó)的合作伙伴江鈴還在生產(chǎn)氫燃料電池重型卡車(chē)。
寶馬：發(fā)展較晚，但現(xiàn)在與經(jīng)驗(yàn)豐富的豐田合作，寶馬看到了燃料電池在大型車(chē)中的潛力。目前正在開(kāi)發(fā)X5尺寸的SUV i Hydrogen Next。
捷豹路虎：以前沒(méi)有FCEV，但最近有興趣，創(chuàng)建了Project Zeus項(xiàng)目，目標(biāo)是生產(chǎn)攬勝FCEV，強(qiáng)調(diào)氫動(dòng)技術(shù)成熟，現(xiàn)在更容易實(shí)現(xiàn)。
豐田：豐田早在1992年就開(kāi)始認(rèn)真研究氫燃料電池技術(shù)，并于2015年將推出了Mirai。第二代Mirai將于2020年晚些時(shí)候推出。
現(xiàn)代：現(xiàn)代也是從1990年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)氫燃料電池技術(shù)。繼ix35 FCEV之后，定制的Nexo現(xiàn)已在英國(guó)發(fā)售。
本田：本田是最早發(fā)展氫燃料電池技術(shù)的公司之一，于1980年代后期開(kāi)始進(jìn)行基礎(chǔ)研究，并自2008年起在美國(guó)推出Clarity FCEV。氫動(dòng)汽車(chē)的更多消息，敬請(qǐng)關(guān)注后續(xù)報(bào)道。（來(lái)源：Autocar 編譯：黃永芬）
