近幾十年盡管各國都在大力推行電動(dòng)汽車，但其占比依然很低，尚不足1%，核心就在于過往的電動(dòng)汽車都違反了能量密度提升這個(gè)動(dòng)力變革的主線邏輯。哪怕是最新一代的鋰離子電池車，其能量密度極值也只要汽油的1/40，行業(yè)天然遲遲無法呈現(xiàn)10倍速的改善。但燃料動(dòng)力電池的呈現(xiàn)卻徹底改變了這一現(xiàn)狀。其以氫氣為質(zhì)料，根底能量密度是汽油的3倍，電動(dòng)機(jī)的做功功率還是內(nèi)燃機(jī)的2倍，實(shí)踐密度是汽油的6倍，優(yōu)勢明顯。并且從人類曩昔百年的動(dòng)力進(jìn)化史看，其本質(zhì)上便是碳?xì)浔鹊恼{(diào)整史，氫含量越高，能量密度越高，未來從碳動(dòng)力轉(zhuǎn)向氫動(dòng)力是大勢所趨，因而選用氫動(dòng)力的燃料動(dòng)力電池?zé)o疑更能代表前史開展的方向，最有望成為下一代的根底動(dòng)力。

氫燃料動(dòng)力電池為何比<atarget=_blankhref='http://www.dghoppt.cn/'>鋰離子電池</a>更加有出路，聽我說……

機(jī)動(dòng)車功能首要為續(xù)航才能、充電/充氫時(shí)刻、輸出功率和安全性等。燃料動(dòng)力電池能量密度遠(yuǎn)高于鋰離子電池，相應(yīng)電池容量，快充才能和續(xù)航路程就具備了天然的優(yōu)勢，即便是和鋰離子電池的頂端豪車Tesla比較也是大幅領(lǐng)先。但其功率密度不高，最大輸出功率取決于輔佐的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)，相應(yīng)最高時(shí)速和百公里加速目標(biāo)和鋰離子電池相差不大。為了便于比較，咱們下文選取現(xiàn)在干流的2L排氣量汽油車，對應(yīng)45度鋰離子電池車和輸出功率100KW燃料動(dòng)力電池車作為分析基準(zhǔn)。

能量密度比較

鋰離子電池作為蓄電池的一種，是個(gè)關(guān)閉系統(tǒng)，電池僅僅能量的載體，必須提早充電才能運(yùn)轉(zhuǎn)，其能量密度取決于電極資料的能量密度。因?yàn)楝F(xiàn)在負(fù)極資料的能量密度遠(yuǎn)大于正極，所以進(jìn)步能量密度就要不斷晉級正極資料，如從鉛酸、到鎳系、再到鋰離子電池。但鋰現(xiàn)已是原子量最小的金屬元素，比鋰離子更好的正極資料理論上就只要純鋰電極，但能量密度其實(shí)也只要汽油的1/4，并且商業(yè)化的技術(shù)難度極大，幾十年內(nèi)都無望突破。因而鋰離子電池能量密度提升受制于理論瓶頸，空間十分有限，最多也便是從現(xiàn)在的160Wh/KG進(jìn)步至300Wh/KG，即便達(dá)到也只要燃料動(dòng)力電池的1/120，可謂輸在起跑線上。

體積能量密度比較

燃料動(dòng)力電池的質(zhì)料氫氣首要缺點(diǎn)便是體積能量密度不高，現(xiàn)在底子上是選用加壓來解決這個(gè)問題。依照現(xiàn)行的700個(gè)大氣壓的加壓模式，其體積能量密度是汽油1/3。同樣跑300公里，燃料動(dòng)力電池儲(chǔ)氫罐體積為100L，分量為30KG，對應(yīng)汽油車油箱為30L，但電動(dòng)機(jī)體積比內(nèi)燃機(jī)小80L，總體積相差不大。鋰離子電池車分為三元和磷酸鐵鋰兩種干流技術(shù)道路，代表公司為Tesla和比亞迪。三元能量密度更高，但安全性差，需求輔佐的安全維護(hù)設(shè)備，跑300公里所需的兩種電池體積別離為140L和220L，分量為0.4噸和0.6噸，都遠(yuǎn)高于燃料動(dòng)力電池。展望未來假如儲(chǔ)氫合金和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)能夠突破，燃料動(dòng)力電池體積能量密度將別離添加1.5倍和2倍，優(yōu)勢會(huì)更為明顯。

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功率密度比較

燃料動(dòng)力電池本質(zhì)上能夠理解為以氫氣為質(zhì)料的化學(xué)發(fā)電系統(tǒng)，因而輸出功率比較穩(wěn)定，為了最大進(jìn)步放電功率必須附加動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)，如豐田Mirai便是配套鎳氫電池。但作為一個(gè)敞開的動(dòng)力系統(tǒng)，其能量來自于外部輸入，附加的鎳氫電池不需求考慮儲(chǔ)能的問題，只要5-8度就能滿意需求，對電池壽數(shù)的要求也不高，在真實(shí)工況下的運(yùn)用束縛很少。鋰離子電池盡管理論放電功率很高，但為了不損傷電池壽數(shù)，運(yùn)用束縛很多。在充滿電的情況下不能大倍率放電，快速放電只適用0-80%這個(gè)區(qū)間。即便如此，以5C倍率放電，實(shí)驗(yàn)室中的電池循環(huán)壽數(shù)也會(huì)縮短到只要600次，真實(shí)工況下會(huì)進(jìn)一步降至400次，如Telsa即便最大功率可達(dá)310KW，但實(shí)踐放電倍率也只要4C。并且鋰離子電池作為能量密度不高的關(guān)閉儲(chǔ)能系統(tǒng)，高功率放電和高續(xù)航路程底子很難兼容，除非大幅提升電池分量。即便Tesla選用了現(xiàn)在能量密度最好的三元電池，其電池組件分量都挨近半噸。

安全性比較

除了上述目標(biāo)，安全性有關(guān)機(jī)動(dòng)車來說無疑也十分要害。鋰離子電池作為關(guān)閉的能量系統(tǒng)，從原理上高能量密度和安全性就很難兼容，不然就等同于炸彈。因而現(xiàn)在干流工藝道路中，能量密度低的磷酸鐵鋰安全性卻較好，電池溫度達(dá)到500-600度時(shí)才開端分化，底子不需求太多的維護(hù)輔佐設(shè)備。Telsa選用的三元電池能量密度雖高，但不耐高溫，250-350度就會(huì)分化，安全性差。其解決方法是并聯(lián)了超越7000節(jié)電池，大幅降低了單個(gè)電池漏液，爆破帶來的危險(xiǎn)，即便如此也還需求結(jié)合一套雜亂的電池維護(hù)設(shè)備。并且前期發(fā)作的幾次事端，盡管得益于Telsa的安全規(guī)劃并沒有呈現(xiàn)人員傷亡，但就事端自身而言，其實(shí)都是十分輕微的磕碰，車身也沒有收到什么損傷，但電池卻著火了，也旁邊面反映了其安全性上天然的下風(fēng)。

燃料動(dòng)力電池因?yàn)橘|(zhì)料氫氣易燃易爆，商場遍及擔(dān)心其安全性問題。但如咱們下表的數(shù)據(jù)，比較汽油蒸汽和天然氣這兩種常見的車用可燃?xì)怏w，氫氣的安全性并不差，乃至還略好?，F(xiàn)在車用儲(chǔ)氫裝置都選用碳纖維資料，在80KM/h速度多角度磕碰測驗(yàn)中都能夠做到毫發(fā)無損。即便車禍導(dǎo)致走漏，因?yàn)闅錃獗埔鬂舛雀?，在爆破前一般就現(xiàn)已開端焚燒，反而很難爆破。并且氫氣分量輕，溢出系統(tǒng)的氫氣著火后會(huì)敏捷向上升起，反而一定程度上維護(hù)了車身和乘客。而汽油為液態(tài)，鋰離子電池為固態(tài)，很難在大氣中上升，焚燒都在車艙底部，整車會(huì)敏捷著火報(bào)廢。氫氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)其實(shí)和LNG十分類似，僅僅所需壓力更大，跟著商業(yè)化推進(jìn)，其全體安全性也還是可控的。

電池車的本錢首要分為整車本錢、質(zhì)料本錢、配套本錢?，F(xiàn)在對燃料動(dòng)力電池詬病最多便是本錢太高，但用開展的眼光看，跟著技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化程度進(jìn)步，其本錢下降的空間很大。而鋰離子電池假如考慮到電網(wǎng)端擴(kuò)容的本錢，其實(shí)歸納配套本錢還高于燃料動(dòng)力電池，詳細(xì)測算如下：

整車本錢比較

鋰離子電池、燃料動(dòng)力電池和傳統(tǒng)汽油車，整車本錢的差異首要體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)本錢，其他組件差異不大。2L汽油車發(fā)動(dòng)機(jī)本錢在3萬元左右，未來也很難有太大的變化?，F(xiàn)有鋰離子電池的度電本錢為1200元/kWh，未來有望降至1000元/kWh，45度電動(dòng)汽車，電池本錢為4.5萬元。燃料動(dòng)力電池本錢首要是電池組和高壓儲(chǔ)氫罐，現(xiàn)在100kw電池組本錢為10萬元，預(yù)測年產(chǎn)50萬臺(tái)后，單位本錢將降至30美元/KW，即2萬元?，F(xiàn)有儲(chǔ)氫罐本錢為6萬元，未來有望降至3.5萬元，總本錢為5.5萬元。長時(shí)間看三種動(dòng)力系統(tǒng)的本錢相差不大，可見整車本錢并不是核心問題。

質(zhì)料本錢比較

2L汽油車百公里耗油為10升，5.8元/L的汽油售價(jià)，本錢為58元。鋰離子電池車百公里耗電量為17度，0.65元/度電本錢，本錢11元。燃料動(dòng)力電池百公里消耗氫氣9方，制氫方法首要分為電解水或許化學(xué)反應(yīng)，如煤制氫、天然氣制氫等。電解水本錢首要是電，均勻5度電1方氫氣，本錢約為3.8元/方，但能夠在加氫站直接電解，省掉運(yùn)送費(fèi)用。假如選用化石動(dòng)力大規(guī)模會(huì)集生產(chǎn)，國內(nèi)本錢最低的是煤制氫氣，約為1.4元/方，北美則可利用廉價(jià)的天然氣，本錢在0.9元/方。假如咱們以煤制氣本錢作為規(guī)范，百公里質(zhì)料本錢12.6元，和鋰離子電池不同不大。

配套本錢比較

加氫站、加油站、充電站本錢首要分為土地本錢、設(shè)備本錢、建造本錢，不同首要體現(xiàn)在設(shè)備本錢。加油站底子在300萬元，充電站為430萬元，加氫站以日本現(xiàn)在的規(guī)范估計(jì)為1500萬元，全體上加氫站本錢要高1000萬元左右。依照15年折舊，每年銷氣量1000萬方，則折舊本錢為0.1元/方。小規(guī)模時(shí)氫氣一般以槽罐車運(yùn)送，估計(jì)運(yùn)費(fèi)為0.44元/方，規(guī)模擴(kuò)展后則可選用管網(wǎng)運(yùn)送，本錢會(huì)下降至0.23元/方。

盡管鋰離子電池現(xiàn)階段依托于現(xiàn)成的電網(wǎng)系統(tǒng)，配套本錢很低。但假如大規(guī)模推行，現(xiàn)有電網(wǎng)的容量冗余底子都將被耗盡，未來必需求大規(guī)模擴(kuò)容。因而充電站本質(zhì)上是將配套本錢外部化給了電網(wǎng)，因而核算其全工業(yè)鏈本錢時(shí)還要添加電網(wǎng)端的本錢。一般商業(yè)化運(yùn)營的充電站至少都要達(dá)到1小時(shí)快充的規(guī)范，對應(yīng)10個(gè)充電樁組成的充電站的功率都要達(dá)到600千瓦，相當(dāng)于上百戶家庭的用電負(fù)荷，對電網(wǎng)負(fù)荷的沖擊極大。對應(yīng)電網(wǎng)需求新增出資120萬元來擴(kuò)容負(fù)荷，但每年新增售電量只要93萬度，依照0.65元/度購電本錢，電網(wǎng)端15年回收出資測算，則售價(jià)要在本錢根底上添加0.18元/度。

出售端本錢測算

加油站的出售網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已十分成熟，其每小時(shí)的贏利水平能夠作為加注站合理報(bào)答的測算基準(zhǔn)。對應(yīng)加氫站每方價(jià)差為0.51元，鋰離子電池每度電則為4.9元。該電價(jià)情況下，鋰離子電池車底子無法推行?，F(xiàn)在國家規(guī)定充電站服務(wù)費(fèi)上限為0.4元/度，但其背景是給予了大量補(bǔ)助。但沒有任何工業(yè)能夠長時(shí)間依靠補(bǔ)助來開展，未來假如鋰離子電池的充電功率不明顯提升，在加注站這個(gè)環(huán)節(jié)，公司的盈余水平會(huì)大幅低于加油站和加氫站。沒有合理報(bào)答，在現(xiàn)在寸土寸金的大城市，出資者底子沒有任何激勵(lì)去推行充電站，工業(yè)天然也無法開展。但鋰離子電池低能量密度過低，假如強(qiáng)行完成高充電功率，電池循環(huán)壽數(shù)面對的工程應(yīng)戰(zhàn)就會(huì)十分巨大。并且即便能完成3分鐘快充，但對應(yīng)單個(gè)充電樁的功率要高達(dá)1200千瓦，每個(gè)充電站都要配套一個(gè)110千伏變電站。其出資高達(dá)5000萬元，占地5000平米，且周圍300米還不能有居民樓，有關(guān)現(xiàn)在濱海大城市在操作層面上應(yīng)戰(zhàn)也很大。

總計(jì)本錢

歸納上述一切本錢，汽油車、鋰離子電池車、現(xiàn)階段和充分商業(yè)化后燃料動(dòng)力電池車的百公里本錢為58、83、23和20元。因?yàn)槌鍪蹆r(jià)差占鋰離子電池本錢比重很高，咱們考慮到充電樁設(shè)備出資是加氫站的1/3，將其小時(shí)贏利降至1.4元，歸納本錢也還有37元，燃料動(dòng)力電池車長時(shí)間本錢優(yōu)勢依然十分明顯。其實(shí)這一切的本源還在于燃料動(dòng)力電池能量密度最高，同等商業(yè)化情況下，本錢天然具備優(yōu)勢。

新動(dòng)力車開展的一個(gè)重要邏輯便是節(jié)能環(huán)保，這對我國無疑更為重要。現(xiàn)在我國不光空氣污染嚴(yán)重，并且石油進(jìn)口依存度高達(dá)60%，其中85%還要經(jīng)過美國操控的馬六甲海峽，動(dòng)力安全已成為咱們國家安全的最大軟肋。因而國家給予新動(dòng)力車巨額補(bǔ)助，一個(gè)重要原因便是為了緩解對石油的進(jìn)口依存度。