最近燃料電池實在太火，從一級市場上周已經(jīng)火到二級市場來了。其實燃料電池已經(jīng)提了好幾輪了，有一定的規(guī)律：鋰電池熄火的時候，燃料電池就開始火，不過火的時間有長有短。

燃料電池是個非常有爭議的話題?？炊嗫纯盏娜斯烙嬚l也說不說服不了誰。誠然，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要很長時間，成功與否充滿不確定性。咱們還是從產(chǎn)業(yè)的角度來聊聊燃料電池。

1、能源的原理了解一下：燃料電池的確在能量轉(zhuǎn)換上具備優(yōu)勢。

作為自然設備的基本要素之一，能源的本質(zhì)是在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程可以安全、高效、經(jīng)濟地被人類所利用。

能源的效率是在做能源有效評價的時候必須要量化的一個指標。我們知道目前的幾種典型能源轉(zhuǎn)化方式：

這種間接轉(zhuǎn)換的形式，熱能——機械能——電能無外乎就是盡量提高轉(zhuǎn)換效率。

大家關注燃料電池，就是因為它是直接把化學能轉(zhuǎn)換成了電能，中間沒有機械能的轉(zhuǎn)換，所以就沒有卡諾循環(huán)的限制。

需知熱量是個低品位的能量，如果要變成高品位的能量，必須花費一定的代價?；ㄙM的代價要小，就要提高熱效率。電能和機械能是高品位的能量。熱力學第二定律認為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。又稱“熵增定律”。

所以火電廠、特種差不多都遵循郎肯循環(huán)的理論，只不過特種的一次回路變成了核反應堆。

燃氣動力循環(huán)發(fā)電站不太一樣。它之所以效率高就是因為天然氣發(fā)電機組比較有特色：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，連續(xù)輸出功率；啟動快，達滿負荷快速；開式循環(huán)，工質(zhì)流動。下圖是傳統(tǒng)火電站功率輸出曲線+燃氣動力循環(huán)輸出的兩種曲線的疊加。這是熱效率最高的一種方式。

2 燃料電池的應用更適合做熱電聯(lián)產(chǎn)電站，而不是車用。

市場看好燃料電池，是容易理解的，原理上它具有很大的吸引力。燃料電池可以很容易同時兼具高能量和高功率特性，這正是其獨特的開放式工作原理決定的。電堆是電化學發(fā)生的場所，其獨特的異相電催化反應過程，使得不管是氫的電化學氧化還是氧的電化學還原，都可以在Pt/C催化劑表面獲得較高的交換電流密度。

目前燃料電池最大應用還是在固定式熱電聯(lián)產(chǎn)。比如日本用的基本都是0.5-10KW之間，因為燃料電池會產(chǎn)生熱副產(chǎn)品。所以利用好熱水和蒸汽，就提高了使用效率。

筆者認為，燃料電池車用目前占比很小是非常正常的。汽車行業(yè)和電站能源完全是兩個行業(yè)，新能源汽車是消費品，是完全競爭市場。而電站是能源系統(tǒng)的2B。家庭熱電聯(lián)產(chǎn)又是完全競爭的家電市場。燃料電池從電站切入是相對容易的。而切入家電和汽車，則是打硬仗。

從消費電池到動力電池，我們都知道產(chǎn)業(yè)規(guī)律不可逆。其實燃料電池發(fā)明得更早，1839年William Robert Grove發(fā)明的燃料電池，1970年Whittingham發(fā)明的鋰電池，直到1991年Sony才開始鋰電池的商用，而鋰電池應用到動力領域更是到了2008-2009年。主導商業(yè)化的一直都是終端大用戶。比如當年的索尼，后來的起亞-LG和BOSH-SDI。

沒有領頭的大企業(yè)，消費電池和動力電池都無法商用。這些企業(yè)也不是憑空就切入該領域。比如松下是1931年就開始各種電池的研發(fā)，1994年才開始鋰電池的商用研發(fā)。這些電池和車企巨頭很早就切入最前沿的技術研究，做了充分的儲備，等到技術和商用條件成熟了，就會聯(lián)合上下游一起開始商用。

豐田2015年的時候宣布免費發(fā)布6000多項專利。筆者認為：首先日本真是個很封閉的國家，無論在哪個行業(yè)都是如此。其次宣布免費，因為僅豐田一家根本玩不起來，新能源需要大量的投資，光捂著技術，成本降低不下來沒有用。再次宣布免費之后，結(jié)果其他車企還是沒有跟上，繼續(xù)做鋰電。大家都不是傻子。雖然說專利免費，真的獲取到技術還是難度極大。日本公司沒有這么大方。

3. 成本、成本還是成本，重要事情說三遍。

由于傳統(tǒng)車企和電池企業(yè)不是一個技術體系，大家都是在爭奪大規(guī)模量產(chǎn)的know how。搞研究的都知道，技術好和大規(guī)模產(chǎn)量完全不是一回事。能夠大規(guī)模量產(chǎn)，將成本降低到一定的程度，產(chǎn)品一致性做到最好就是厲害。其他企業(yè)就算最早做出來的，產(chǎn)品技術參數(shù)最好，都不算什么。

所以燃料電池競爭的不是技術，而是大規(guī)模量產(chǎn)的能力。它的競爭對手是其他的各種電池技術創(chuàng)造的商業(yè)壁壘。

量產(chǎn)不是件容易的事兒。首先得大規(guī)模投入，具備相當?shù)漠a(chǎn)能。既然投入，就要算IRR，因為不管鋰電光伏還是燃料電池都是重資產(chǎn)。算IRR就得預測將來商業(yè)化的價格和量，所以在未來高度不確定之下，就靠補貼推動。

補貼這玩兒意就說不準了。從光伏風電到鋰電全部政策導向，不確定性太大。比如說是2018年光伏531政策，直接給規(guī)模砍半。比如說最近可能出的新能源汽車補貼政策，最差版本是補貼下降60%。當初測算的時候得給補貼打個大大的折扣。不僅僅是中國，國外的補貼一樣，說沒就沒。筆者估計如果投燃料電池，企業(yè)大概率還是國企。

我覺得可觀測的指標仍然是車廠的動作。以前還有豐田，最近聽說豐田已經(jīng)轉(zhuǎn)投鋰電和固態(tài)，那就不得而知了。其他的車企，以前還有在燃料電池領域進行探索的，現(xiàn)在都沒動靜。

4. 氫氣獲取是個大難題。

燃料電池的電堆本身，筆者在這里不做討論。因為即使是存在著各種膜材料、雙極板或者是催化劑的技術難題，克服它也是時間問題。

燃料電池的難度在于氫氣的獲取。上游的原材料，基本都是大宗資源品，大宗資源品是供給關系決定的。中游的電池，無論是燃料電池和鋰電池，都是制造業(yè)，制造業(yè)咱們國家是強項。只要是一堆裝備和材料搞出來的東西，我們是有優(yōu)勢的。

氫不是一次能源，是二次能源。氫氣行業(yè)的制造是以廠區(qū)為中心，向周圍輻射，原因是它基本是作為工業(yè)生產(chǎn)輔助原料，氫氣的運輸成本高（包括是高壓液氫是剛有的國標，只有日本有70Mpa的儲氫罐），所以氣體氫運輸半徑是200公里，液氫運輸半徑1000公里。氫氣下游的應用為：石化行業(yè)（天然氣重整，水煤氣制氫），精細化工、醫(yī)藥、電子、冶金、科研。

先說下純度較低的天然氣和水煤氣制氫。C+H2O-CO+H2+熱量，CO+H2O-CO2+H2,該方法得到的氫氣純度80%左右。該方法成本較低，產(chǎn)量大，設備多，在合成氨廠多用這個方法。我國合成氨企業(yè)廣泛分布于各個省市。

石油裂解副產(chǎn)品氫氣，產(chǎn)量大，下游就近使用在汽油加氫、化肥廠。這種國外使用的最為普遍，CH4+H2O-CO+3H2。

目前氫氣的下游需求，全球煉油廠需求占比80%，合成氨和甲醇等化工廠需求占比16%，其他氫氣需求占比4%。由于我國的煉油領域的份額急劇擴大，比如山東地煉的崛起，我國的氫氣消耗增速遠超其他國家。

由于主要應用在煉油廠，所以我國的煉油企業(yè)基本自建氫氣廠滿足本廠需求，專門的氫氣制造企業(yè)都是國外的。國內(nèi)這些氫氣廠都是小廠，沒什么大型氫氣制造企業(yè)。全部小作坊生產(chǎn)模式，進入壁壘比較低，這些小企業(yè)生產(chǎn)的都是灌裝氫。那么問題就來了，如果將來我們?nèi)剂想姵卣娴男枨笃饋砹?，這些小廠能滿足得了國內(nèi)的氫氣需求嗎？筆者認為，這種低純度低成本的氫氣是沒有辦法使用在車用燃料電池的，安全性太差，而且不具備批量供應的能力。煤制氫雖然生產(chǎn)成本低，但是儲運成本又高，無論是管道還是儲罐，都有巨大的投資，到了終端不比電解水便宜。

其他的應用：占比最小的其他行業(yè)，電子、特種航天、食品飲料等都是采用液態(tài)低溫儲罐運輸。這個成本比較高，首先生產(chǎn)成本就高，多采用電解水制氫，第二配送成本也高。但這個才是燃料電池需要的氫氣。

也就是說，燃料電池需要的氫氣只能來自于高成本的、分散式的制氫方式。這個方式是在沒有經(jīng)濟性。從原理上說，4度電生產(chǎn)1立方的氫氣，電的成本本來就高。燃料電池本身的優(yōu)勢就是因為直接從化學能轉(zhuǎn)為電能的，但是如果把前端加進來，等于是電能-化學能-電能。這個就跟高效、經(jīng)濟的原理相違背。

車用氫氣來說，早期現(xiàn)場制氫為主，現(xiàn)在運輸儲運更多。甲醇重整制氫技術成熟，1997年戴穆勒推出甲醇重整制氫-燃料電池驅(qū)動的車，2000前后推出第5代車，也做了很多示范，但是后來放棄了這個路線；通用98年推出這個路線。豐田和本田也研究過這個技術，但是后來沒有人提。所以這條路已行不通了。

我國本來就是缺氣富煤，用天然氣制氫顯然是和戰(zhàn)略不合的。煤制氫成本還得算上碳排放和儲運的成本，其實低不下來。下游需求要考慮到上游的資源，上游資源又要想到下游的需求，化工企業(yè)產(chǎn)品眾多，不是僅僅產(chǎn)氣，它需要考慮到產(chǎn)品綜合利用的事兒，除非看到了下游巨大的應用需求。

原標題:難題待解 氫燃料電池應用或遭掣肘