宇宙中最廣泛存在的原子就是簡(jiǎn)單的氫原子，只有帶一個(gè)質(zhì)子的原子核和一個(gè)圍繞原子核運(yùn)行的電子。但是也正是這種最簡(jiǎn)單的原子，組成了我們今天世界上所有的東西甚至是你自己。你能見(jiàn)到任何物質(zhì)，都是由氫通過(guò)恒星的熱核反應(yīng)生產(chǎn)出來(lái)的。

雖然氫在宇宙中遍布存在，但是在地球環(huán)境和大氣中基本上沒(méi)有氫氣，因?yàn)闅錃獾幕瘜W(xué)屬性導(dǎo)致其十分活動(dòng)，很容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)變成水。氫氣與氧氣的通過(guò)燃燒結(jié)合時(shí)能產(chǎn)生大量的能量，并生成毫無(wú)危害的水，這種能量如果能用在汽車上該是多么美好的事情。

BMW Hydrogen 7

BMW Hydrogen 7 氫燃料 V12 內(nèi)燃機(jī)

但是，氫氣氧氣燃燒產(chǎn)生的能量并不好控制，同時(shí)效率也并不高。2006年寶馬就推出燃燒氫氣的汽車Hydrogen 7，利用液態(tài)氫作為燃料，6.0升V12發(fā)動(dòng)機(jī)只有能出260匹馬力，效率實(shí)在是太低。

豐田第一代Mirai氫燃料電池結(jié)構(gòu)

隨著豐田與現(xiàn)代汽車對(duì)氫燃料電池的深入研究，可以通過(guò)燃料堆有控地將氫氣與氧氣結(jié)合，并將結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這種方式比直接燃燒氫氣更有效率，同時(shí)也能為電動(dòng)機(jī)的提供充足的電力。但是燃料堆的質(zhì)造成本卻很高昂，經(jīng)過(guò)豐田與現(xiàn)代汽車的不懈努力，氫燃料電池的整體成本終于降到消費(fèi)者可接受的程度。

氫燃料電池工作原理：

豐田氫燃料電池技術(shù)解析

豐田第一代Mirai

豐田第二代Mirai

豐田第一代Mirai的電動(dòng)機(jī)從起步開(kāi)始就能提供335N·m的最大扭矩，而113kW的最大功率能支持175km/h的最高時(shí)速，正常用車沒(méi)問(wèn)題。而對(duì)于電池來(lái)說(shuō)，可能有很多人會(huì)擔(dān)心極寒天氣下的電池性能問(wèn)題。豐田工程師經(jīng)過(guò)測(cè)試，在零下30℃的地方停放一夜后，啟動(dòng)70秒燃料電池堆便可以輸出全部的電能。由于有輔助的加熱設(shè)備，所以燃料電池生成的水并不會(huì)結(jié)成冰，而是順利的通過(guò)排水口排出。

氫燃料電池所用的氫從哪來(lái)呢？青年汽車的“水氫車”，其實(shí)是一個(gè)騙人騙投資的項(xiàng)目。但是氫氣來(lái)自于水，這個(gè)確實(shí)是事實(shí)。初中課時(shí)我們知道電解水可以制氫，還知道金屬鋅加到鹽酸中也可以制氫，而大量的工業(yè)制氫是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？同時(shí)，為了制氫中不產(chǎn)生二氧化碳，又是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

工業(yè)制氫大概有幾種主流方法：

一、電解水制氫

水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過(guò)程是氫與氧燃燒生成水的逆過(guò)程，因此只要提供一定形式一定能量，則可使水分解。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75-85%，其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)污染，但消耗電量大，因此其應(yīng)用受到一定的限制。利用電網(wǎng)峰谷差電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點(diǎn)。我國(guó)水力資源豐富，利用水電發(fā)電，電解水制氫有其發(fā)展前景。

太陽(yáng)能取之不盡，其中利用光電制氫的方法即稱為太陽(yáng)能氫能系統(tǒng)，國(guó)外已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。隨著太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高，成本的降低及變壓吸附 完美替代進(jìn)口，支持實(shí)測(cè)比較使用壽命的延長(zhǎng)，其用于制氫的前景不可估量。同時(shí)，太陽(yáng)能、風(fēng)能及海洋能等也可通過(guò)電制得氫氣并用氫作為中間載能體來(lái)調(diào)節(jié)，貯存轉(zhuǎn)化能量，使得對(duì)用戶的能量供應(yīng)更為靈活方便。供電系統(tǒng)在低谷時(shí)富余電能也可用于電解水制氫，達(dá)到儲(chǔ)能的目的。我國(guó)各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計(jì)，但均為小型電解制氫設(shè)備，其目的均為制提氫氣作料而非作為能源。隨著氫能應(yīng)用的逐步擴(kuò)大，水電解制氫方法必將得到發(fā)展。

二、水煤氣法制氫

用無(wú)煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時(shí)反應(yīng)而得水煤氣（C+H2O→CO+H2—熱）。凈化后再使它與水蒸氣一起通過(guò)觸媒令其中的CO轉(zhuǎn)化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氫量在80%以上的氣體，再壓入水中以溶去CO2，再通過(guò)含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣，這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大，設(shè)備較多，在合成氨廠多用此法。有的還把CO與H2合成甲醇，還有少數(shù)地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實(shí)驗(yàn)廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。

三、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫

石油熱裂副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量很大，常用于汽油加氫，石油化工和化肥廠所需的氫氣，這種制氫方法在世界上很多國(guó)家都采用，在我國(guó)的石油化工基地如在慶化肥廠，渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣也在有些地方采用（如美國(guó)的Bay、way和Batan?Rougo加氫工廠等）。

四、焦?fàn)t煤氣冷凍制氫

把經(jīng)初步提凈的焦?fàn)t氣冷凍加壓，使其他氣體液化而剩下氫氣。此法在少數(shù)地方采用（如前蘇聯(lián)的Ke?Mepobo工廠）。

五、電解食鹽水的副產(chǎn)氫

在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣，除供合成鹽酸外還有剩余，也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn)。

六、釀造工業(yè)副產(chǎn)

用玉米發(fā)酵丙酮、丁醇時(shí)，發(fā)酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣，經(jīng)多次提純后可生產(chǎn)普氫（97%以上），把普氫通過(guò)用液氮冷卻到—100℃以下的硅膠列管中則進(jìn)一步除去雜質(zhì)（如少量N2）可制取純氫（99.99%以上），像北京釀酒廠就生產(chǎn)這種副產(chǎn)氫，用來(lái)燒制石英制品和供外單位用。

在工業(yè)上，制氫、獲取氫的方法其實(shí)還是挺多，但是最成熟最主流最簡(jiǎn)單的還是電解水制氫，那么電解水制氫的成本到底高不高，消費(fèi)者能負(fù)擔(dān)得起嗎？

制氫成本

電解水制氫成本高低，就看電費(fèi)！利用電網(wǎng)峰谷差，就是用電低峰時(shí)的低電價(jià)來(lái)電解水制氫，作為一種貯能手段也具有特點(diǎn)。

若以正常工商業(yè)銷售電價(jià)計(jì)算并拆分電解水制氫的成本，具體應(yīng)包括資產(chǎn)折舊、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用（一般維護(hù)、電池組更換）、電費(fèi)（用電、過(guò)網(wǎng)費(fèi)），其中電費(fèi)成本會(huì)達(dá)到70-80%，占比較高。每生產(chǎn)一立方米氫氣，需要消耗3.5-5kWh的電力，如果采用當(dāng)前市場(chǎng)銷售電價(jià)作為制氫成本，電解水技術(shù)路線是沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的。

我們以產(chǎn)氫能力600m3/h，年產(chǎn)氫量120萬(wàn)m3為假設(shè)基礎(chǔ)對(duì)電解水制氫項(xiàng)目進(jìn)行靜態(tài)測(cè)算，可得：年耗電量600萬(wàn)kWh，如果假設(shè)電價(jià)為0.5元/kWh，氫氣以4元/m3售賣，年度的毛利率約為28%。

也就是說(shuō)，當(dāng)電解水制氫的電費(fèi)控制在每度電0.5元時(shí)，每立方米氫氣賣4元人民幣，制氫工廠還有錢可賺。一輛續(xù)航650km的氫燃料汽車加滿氫需要大概5Kg氫氣，換算成體積約56立方米，再乘以4元得出加滿氫需要224元，完全可以接受。未來(lái)，制氫和獲取氫氣的技術(shù)越來(lái)越多，并利用電網(wǎng)波谷的底價(jià)電費(fèi)，最后到消費(fèi)者的加氫成本還會(huì)進(jìn)一步下降。

氫燃料電池新能源車相比純電車，不僅解決了減少排放的目的，同時(shí)還擁有純電動(dòng)車不具備的優(yōu)勢(shì)：充滿氫氣只需要5分鐘，跟燃油車一樣方便。在使用成本上，目前國(guó)內(nèi)1kg氫氣為80元左右，整體用車成本與使用95號(hào)汽油的燃油車相近。隨著制氫技術(shù)的進(jìn)步和取氫的途徑增加，未來(lái)的氫氣成本肯定會(huì)大大降低，介于純電動(dòng)車與燃油車之間。氫燃料電池汽車是未來(lái)趨勢(shì)之一，雖然也是電動(dòng)車，但不會(huì)是“電動(dòng)爹”。

來(lái)源：新浪汽車