干掉特斯拉！兩家日本最大的汽車制造商將在氫動(dòng)力上下重注。豐田將在明年推出售價(jià)5.75萬(wàn)美元的Mirai燃料動(dòng)力電池汽車（FCV），而氫動(dòng)力先驅(qū)本田也將在2016年推出一款氫動(dòng)力汽車。等等，環(huán)保汽車不都是電動(dòng)汽車（EV）嗎？

燃料動(dòng)力電池汽車也可以算作電動(dòng)汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個(gè)小時(shí)來(lái)充滿電。電動(dòng)汽車要做到這一點(diǎn)，就必須更換整組電池。那為何現(xiàn)在只投產(chǎn)了一種燃料動(dòng)力電池汽車，而電動(dòng)汽車卻無(wú)處不在呢？這就是一個(gè)有關(guān)效率、燃料、污染和政治的故事了。

燃料動(dòng)力電池汽車是什么？

燃料動(dòng)力電池汽車也是電動(dòng)汽車，只不過(guò)“電池”是氫氧混合燃料動(dòng)力電池。和普通化學(xué)電池相比，燃料動(dòng)力電池可以補(bǔ)充燃料，通常是補(bǔ)充氫氣。一些燃料動(dòng)力電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。

和普通電池相同，燃料動(dòng)力電池由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)組成。大部分燃料動(dòng)力電池汽車如Mirai或本田的FCXClarity使用聚合物交換膜燃料動(dòng)力電池(pEMFC)。在這一系統(tǒng)中，氫氣受壓通過(guò)鉑催化劑，分解成兩個(gè)氫離子和兩個(gè)電子。這些電子會(huì)驅(qū)動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)，而氫離子會(huì)和氧氣結(jié)合成水，以蒸汽“廢氣”的形式排出。通過(guò)將這些電池堆疊在一起，就能為汽車供應(yīng)足夠電力。

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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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什么廠商在制造燃料動(dòng)力電池汽車呢？韓國(guó)現(xiàn)代在今年夏天推出了Tucson燃料動(dòng)力電池汽車，租期三年，每月需付費(fèi)499美元，并計(jì)劃今年在南加州銷售60輛Tucson。上文提到的豐田Mirai會(huì)在明年上市（出租價(jià)格每月499美元，從加州開(kāi)始）；本田的燃料動(dòng)力電池汽車會(huì)在2016年上市（本田最近終止了FCXClarity項(xiàng)目，但在2008年至2014年間出租了45輛）；寶馬很快就會(huì)宣布一款燃料動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)的原型車，并同意與豐田共享技術(shù)；包括通用汽車在內(nèi)的其他汽車制造商也在測(cè)試燃料動(dòng)力電池汽車。

氫氣來(lái)自哪里？

假如你想要一輛百分百環(huán)保的燃料動(dòng)力電池汽車，就必須以不造成污染的方式來(lái)制造氫氣。這可不容易，目前最好的方法是通過(guò)電解水來(lái)制造氫氣，即用電將水分解成氧氣和氫氣。目前最好的電解水系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率只有80%，并不怎么高效。

甲烷轉(zhuǎn)化（上圖）要更劃算，但卻會(huì)造成污染。蒸汽要加熱到700到1000攝氏度，然后與甲烷結(jié)合生成氫氣和一氧化碳，以及少量二氧化碳。得益于水力壓裂法生產(chǎn)的大量天然氣，美國(guó)有95%的氫氣通過(guò)這種方法來(lái)制造。

如何購(gòu)買氫氣？

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標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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電動(dòng)汽車已經(jīng)在道路上（和你家中）建立了充電基礎(chǔ)設(shè)施，但氫氣銷售點(diǎn)卻很少，相隔距離也很遠(yuǎn)。這部分是由于缺少需求，還有就是建造成本高昂。普通的電動(dòng)汽車充電站只需花數(shù)十萬(wàn)美元來(lái)建造，特斯拉的超級(jí)充電站建造成本高達(dá)30萬(wàn)美元。但建造一個(gè)氫氣燃料站要花費(fèi)100萬(wàn)至200萬(wàn)美元，因?yàn)橐鉀Q處理液態(tài)氫氣的問(wèn)題。因此，美國(guó)現(xiàn)在只有大約50個(gè)氫氣燃料站，其中22個(gè)位于加州。

為何這么貴？根據(jù)AutoblogGreen披露的細(xì)節(jié)，氫氣燃料站的主燃料箱以至少負(fù)250攝氏度的溫度存儲(chǔ)著近1萬(wàn)加侖液態(tài)氫氣。和天然氣或柴油不同，液態(tài)氫氣保存在地面上的一個(gè)特別區(qū)域，與泵分離。然后液態(tài)氫氣會(huì)在汽化塔內(nèi)轉(zhuǎn)化成氣體，然后加壓傳輸給更小的儲(chǔ)罐來(lái)銷售。

《人車志》(CarandDriver)描述了充氣過(guò)程：

?首先要將一個(gè)多管通信插頭插入汽車，以了解其燃料需求

?接著要連上氫氣噴嘴，用扭鎖和泵來(lái)密封

一些燃料動(dòng)力電池汽車可以同時(shí)接受350個(gè)大氣壓和700個(gè)大氣壓的氫氣，后者的行程更遠(yuǎn)。只需3分鐘到5分鐘就能充滿700個(gè)大氣壓的氫氣，價(jià)格約3美元至3.5美元GGE（每加侖汽油當(dāng)量）。

豐田和本田將向買家免費(fèi)供應(yīng)三年氫氣。豐田計(jì)劃逐步新增在美國(guó)的氫氣燃料站數(shù)目，將在加州新建19個(gè)，并在紐約和羅德島之間建造12個(gè)。加州已撥款2億美元用于興建氫氣燃料站，并想在2016年時(shí)將這一數(shù)目增至40個(gè)。不過(guò)，幾乎沒(méi)有其他州宣布類似計(jì)劃，意味著燃料動(dòng)力電池汽車早期用戶想要環(huán)游美國(guó)會(huì)有困難。

為何要關(guān)心這事？

假如你正在閱讀本文，我猜你不想留給后代子孫一個(gè)烏煙瘴氣的地球。而且我們已經(jīng)詳細(xì)闡述了電動(dòng)汽車如何來(lái)幫助減少溫室氣體排放。但購(gòu)買環(huán)保汽車也有更自私的理由。從長(zhǎng)期來(lái)看，假如算上折扣，日產(chǎn)Leaf、豐田普銳斯(prius)等環(huán)保汽車要比普通汽車更省錢。那么燃料動(dòng)力電池汽車的費(fèi)用相比其他環(huán)保汽車如何呢？

燃料動(dòng)力電池汽車相比電動(dòng)汽車的重要優(yōu)勢(shì)就是方便。氫氣燃料動(dòng)力電池汽車只需3到5分鐘就能充滿長(zhǎng)途行駛所需的氣量，而TeslaModelS至少要20分鐘才能充滿電（見(jiàn)上圖），但行駛的距離還不到氫氣燃料動(dòng)力電池汽車的一半。這讓燃料動(dòng)力電池汽車更方便日常使用，汽車制造商們據(jù)此認(rèn)為，希望尋找更環(huán)保汽車的消費(fèi)者也許會(huì)認(rèn)為燃料動(dòng)力電池汽車要比電動(dòng)汽車更實(shí)用。

州監(jiān)管機(jī)構(gòu)也這么想?，F(xiàn)在汽車制造商要在15分鐘內(nèi)充滿足夠行駛285英里的燃料才能獲得滿額加州零排放汽車(ZEV)信用點(diǎn)。這些信用點(diǎn)可以轉(zhuǎn)售給汽車制造商，特斯拉在去年首次盈利靠的也是ZEV信用點(diǎn)。然而，像ModelS這樣的純電動(dòng)汽車現(xiàn)在已經(jīng)不符合獲得滿額ZEV信用點(diǎn)的規(guī)定，因?yàn)榇蟛糠蛛妱?dòng)汽車都達(dá)不到補(bǔ)充燃料的要求。你很快就會(huì)看到，加州的政策變更或許會(huì)新增污染，但這無(wú)疑會(huì)激勵(lì)豐田、本田和其他公司在電動(dòng)汽車之外制造燃料動(dòng)力電池汽車。

至于性能和環(huán)保性方面，燃料動(dòng)力電池汽車使用和電動(dòng)汽車相同的電動(dòng)馬達(dá)，性能表現(xiàn)差不多。豐田Mirai百公里加速時(shí)間大約為10秒，能行駛434英里。燃料動(dòng)力電池也更適合皮卡和SUV，目前的鋰離子電池沒(méi)法滿足這些車型的要。鋰離子電池也要比燃料動(dòng)力電池組/氫氣箱重得多。

但你是否就該為只排放水的燃料動(dòng)力電池汽車感到驕傲呢？悲哀的是，答案是不。

燃料動(dòng)力電池汽車的問(wèn)題？

燃料動(dòng)力電池汽車的重要問(wèn)題是，制造驅(qū)動(dòng)它們的氫氣燃料要消耗比普通電動(dòng)汽車更多的能源。污染也是個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題。

燃料動(dòng)力電池汽車的售價(jià)和維護(hù)費(fèi)用要比電動(dòng)汽車貴

豐田表示，全新Mirai售價(jià)5.75萬(wàn)美元，聯(lián)邦和州政府補(bǔ)貼后的價(jià)格可低至4.5萬(wàn)美元。這比特斯拉要便宜不少，但日產(chǎn)Leaf的售價(jià)差不多是3萬(wàn)美元，補(bǔ)貼后的價(jià)格約為2萬(wàn)美元。如上文所述，給燃料動(dòng)力電池汽車補(bǔ)充的氫氣價(jià)格約為3美元GGE，美國(guó)能源部估計(jì)給一輛車加滿氣要花約50美元（豐田的免費(fèi)燃料不算在內(nèi)）。這意味著，一輛燃料動(dòng)力電池汽車的維護(hù)成本是普銳斯混合動(dòng)力汽車的兩倍，是電動(dòng)汽車的四倍。的確，這一成本會(huì)隨時(shí)間推移降低，但電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車也相同。

制造和使用綠色氫氣的費(fèi)用更高

除了甲烷轉(zhuǎn)化，獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過(guò)電解。但坦白講，這一過(guò)程中消耗的電可以更好地用在普通電動(dòng)汽車上。正如上面的圖表所示，相比起氫氣燃料動(dòng)力電池汽車，電動(dòng)汽車能更好地利用電力。至少這就是燃料動(dòng)力電池技術(shù)的現(xiàn)狀。

甲烷轉(zhuǎn)化得到的氫氣和汽油相同糟

好吧，假設(shè)你使用的氫氣來(lái)自于甲烷轉(zhuǎn)化。這至少要比燃燒天然氣或柴油好，對(duì)吧？并不完全如此。福特最近表示，相關(guān)于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，燃料動(dòng)力電池汽車“對(duì)環(huán)境的好處有限”。而且可能要更糟一些，因?yàn)樽罱难芯匡@示，甲烷基礎(chǔ)設(shè)施的泄露情況比原先想象的還糟糕（最高達(dá)7%），而作為溫室氣體，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的86倍。

充氫氣燃料的基礎(chǔ)設(shè)施造價(jià)高昂

正如上文所述，氫氣具有爆炸性，很難處理。輸電就相當(dāng)簡(jiǎn)單，每個(gè)房子都有電。但氫氣燃料動(dòng)力電池汽車要對(duì)制造和運(yùn)送環(huán)節(jié)投入巨資，每一個(gè)環(huán)節(jié)又會(huì)新增成本、復(fù)雜性和污染。

這一切是不是說(shuō)明氫氣燃料動(dòng)力電池汽車沒(méi)戲了呢？

從這些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，相關(guān)于環(huán)保省錢的電動(dòng)汽車，氫氣燃料動(dòng)力電池汽車根本沒(méi)法比。但在消費(fèi)者的心中，“實(shí)用”也很重要，燃料動(dòng)力電池汽車加滿燃料的速度更快，行駛的距離更遠(yuǎn)。而且，氫氣燃料動(dòng)力電池汽車還處于早期階段，充電式電動(dòng)汽車在10年前也存在似乎無(wú)法克服的問(wèn)題，現(xiàn)在美國(guó)境內(nèi)有近28萬(wàn)輛電動(dòng)汽車。

正如一名燃料動(dòng)力電池汽車推動(dòng)者所說(shuō)的，目前上路的汽車中仍有97%的車輛用汽油做燃料，電動(dòng)汽車粉絲何必嫉恨氫氣燃料動(dòng)力電池汽車呢？燃料動(dòng)力電池的發(fā)展將推動(dòng)技術(shù)改進(jìn)，希望也能在未來(lái)讓化石燃料汽車永遠(yuǎn)從道路上消失。