换个角度说说为何丰田的氢能源车必然失败

目前氢能源汽车随着丰田的放弃暂时蛰伏，只在商用车领域默默发展，乘用车领域里纯电车和增程（混动车）百花齐放。那么，为什么氢能源电动车没能一飞冲天，大杀四方呢？不少人从商业角度分析：丰田把核心专利握在手里，难搞的利润低的留给别人吃点残羹剩饭，所以其余的汽车巨头以及所属的市场、国家没人陪它玩费力不讨好的游戏。而从技术角度分析的话，目前氢能源电动车也必然难以发展壮大，套用俗语就是“步子太大扯到蛋了“。

还记得上初中的时候，物理学了内燃机的基本原理，化学学了氢气的燃烧，当时老师就说了如果使用氢气作燃料，汽车就不会排放任何污染废气了，年少我当时是心驰神往，毕竟九十年代的汽车尾气可一点不好闻，知识增多的初中生更知道这个尾气还有损身体健康。随着进入大学，接触到了燃料电池的知识，又发现了新的世界，毕竟没有机械结构，能源利用率又近乎翻倍实在是太美妙了。2014年，丰田推出mirai氢能源车，确实振奋人心，鼓吹者也确实不少，但是我却从来不看好氢能源车的发展，因为从技术角度来看不足太多、短期内也难以通过技术进步补全。

首先要明确的是目前所谓的氢能源车指的是氢燃料电池电动车，而非少部分人臆测的是用氢气做燃料的内燃机车。

先简单介绍下燃料电池。九年义务教育的合格者应该都知道燃烧现象是一种化学反应，化学反应中原子不变，只是发生了电子的转移，这个过程伴随着发光发热的能量释放，传统内燃机是利用燃烧发出的热量造成的气体膨胀变化带动气缸运动，进而带动机械结构运转，这个过程环节太多——燃烧不完全、热量散佚、复杂的机械传动损耗等等，所以能量损失也多，因此说内燃机效率低。而燃料电池是使燃烧中的电子转移过程通过外部电路，那么电流就产生了，这个过程使燃烧的剧烈反应变得平稳，减少了光和热的产生，使得能量更多的直接转化为电能，从而可以直接使用电能。燃料电池相对于普通化学原电池，部分反应物质可以直接利用空气中的氧气，那就可以减轻电池的重量。燃料电池是个很宽泛的概念，理论上氧化还原反应都可以利用，基于工程技术和化学原理，当然是反应简单，原料稳定的更有利于制造为燃料电池，所以氢燃料电池自然脱颖而出了。

不过，氢燃料电池的两种反应原材料，氧气自不必说，空气中随处都有。而氢气的来源就难了，氢元素虽然自然界中丰富，可惜化学性质和物理性质造成自然界中缺乏易得的氢气资源。我们初中化学学习过电解制氢，其它还有工业上的一些生产过程中会有氢气作为副产品，虽然总量不少，但是和目前世界上燃油的消耗量相比较就不够看了。工业副产品的氢气产量有限也不可能扩张产量，那就只能单独制氢了，通过油气资源制氢不符合环保发展方向，生化反应制氢够环保但是离技术成熟还差得远，唯一选择就是电解法了，但是这就有点脱裤子放屁的意思了，不论电的来源是否绿色环保，直接用电不就行了，为什么还要多几重损耗去制氢再用氢来发电。

诚然电能在部分条件下传送和存储不便，所以貌似氢能源还有适用场景，然而由于氢气的物理和化学性质使得氢气的运输和存储也是个非常麻烦的事情。氢气易燃易爆自不必说，由于分子小，压缩存储也难，在压力下还会渗透过不少常用的高压气瓶材料，低温液化条件也很苛刻，所以丰田mirai使用了高强度复合材料作为高压储气罐。还有一种固态储氢材料技术，可以简单理解为海绵性质的材料，可以通过外部条件的改变吸收和释放氢气，规避了氢气高压低温存储的缺点，可惜还是很不成熟的技术。前段时间自媒体瞎炒的“氢基非核炸弹”，其实就是使用固体储氢材料做的氢气燃料的云爆弹（温压弹）。

说回燃料电池，其内部结构需要有隔膜和催化剂，可惜这两样材料都是“娇”且“贵”，有可能因为反应原料中的一些杂质失去功用，所以反应原料也有纯度要求。这又是一个不大不小的缺点。并且燃料电池是一大类产品，所使用的反应原料可以是乙醇、天然气、石油类炼化产品、甚至是糖这种物质。上述这几类反应原料生产燃料电池的话，除了多了碳排放，生产运输存储都是非常成熟且方便的，较之氢气要解决一整套生产运输存储体系，技术难度不在一个层级。更有号称未来之星的锂（铝、镁等）金属空气电池，本质上也还是燃料电池。如果以这些物质作原料的燃料电池本身先突破，那氢燃料电池恐怕也是要胎死腹中了，或者蛰伏更久的时间以待相关技术突破。

再说回产业技术平滑迭代的考量，氢能源电动车因为放电电压和电流的限制，不可能是电池直连电机，必然中间要串联一个充电电池作为蓄水池和缓冲池，这其实就是增程电车的架构，只不过是把电力的来源从燃油发电机换成了燃料电池。

而目前充电式电动车作为世界各国主推的新能源车有什么优势呢？首先，随着充电电池技术和电动机技术的升级突破，现有充电式电动车产业可以无缝升级迭代，且电池和电机的升级可以并行不悖。充电电池的每一小步突破（容量、充电速度、寿命、重量、成本等等），都可以直接应用于现有的电动车产品，比如现在正如火如荼地固态电池大乱斗，比如铁锂电池的低成本替代，比如电动机的更大扭矩，更小体积等技术升级。甚至是氢燃料电池抑或是其他类型的燃料电池真正突破了也可以比较容易的集成改造于充电式电动车之上。抑或是更先进的充电电池技术突破都可以直接应用，比如超级电容器，超导储电。

其次，周边配套设施设备，输配电线路是现有的，随着技术进步逐步升级，随着用电量需求上升逐步扩容。发电技术和设备也是在不停迭代升级，水电核电风电光伏都在平滑升级。而氢能有什么？全部要从头建设，生产运输配送加注一大堆技术难点堵点，所以为什么不走阳关大道非要走独木桥呢，更何况这座桥上还有早已埋伏好的剪径盗贼（专利）。

所以说专利被抢占大家都不愿陪你玩，这是以偏概全了，目前的主流电动车发展路线是综合了科技发展、产业路线、经济效益等等多方面考量的结果。

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