2020年以來，電動汽車風光無限(xian)。特斯拉、比亞迪、蔚來，這(zhe)些(xie)電動汽車(che)領域的龍(long)頭企(qi)業，都受到了資本市(shi)場的青(qing)睞。

與(yu)此同時，氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電池汽車(che)憑(ping)借節(jie)能環保(bao)、排放零污染(ran)的特點，成為(wei)汽車(che)低碳化的又一重要戰略發(fa)展(zhan)方向(xiang)，在世界各(ge)國引起廣泛關注。2019年，日本發(fa)布(bu)了《氫(qing)能與(yu)燃(ran)料(liao)(liao)電池戰略規劃(hua)(hua)路線圖(tu)》;2020年11月(yue)，美國制(zhi)定了《氫(qing)能計劃(hua)(hua)發(fa)展(zhan)規劃(hua)(hua)》;2021年3月(yue)，中國在第(di)十(shi)四個五(wu)年規劃(hua)(hua)和2035年遠(yuan)景(jing)目標中將(jiang)氫(qing)能與(yu)儲(chu)能列為(wei)國家(jia)六大(da)未來產(chan)業之一。這(zhe)些規劃(hua)(hua)都將(jiang)氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電池列為(wei)未來能源產(chan)業發(fa)展(zhan)的重要方向(xiang)。

理(li)論上，氫燃(ran)料電池(chi)汽車能夠(gou)成為“僅僅排放純凈水”的(de)交通工具，雖然可以做到(dao)足夠(gou)潔凈，但其易燃(ran)的(de)特(te)性(xing)又在安全(quan)性(xing)能方面埋下了隱患(huan)。

如果將氫(qing)燃料(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)和(he)電(dian)動汽(qi)車(che)(che)放(fang)到“安全”和(he)“環保(bao)”的擂臺上PK，誰更能(neng)代表(biao)未來?

安全性能，誰更強?

無論是(shi)電動(dong)汽(qi)車還是(shi)氫燃料電池汽(qi)車，用于提供動(dong)力的電池的安全性與可靠性是(shi)新能(neng)源汽(qi)車行業最為重視的課題。

先來看電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車。電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車的(de)(de)安全(quan)性(xing)(xing)主(zhu)要(yao)取決于動力電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)安全(quan)性(xing)(xing)。三元電(dian)(dian)(dian)(dian)池是目前電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車的(de)(de)第一選擇，與(yu)磷酸(suan)鐵鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池相比，其安全(quan)性(xing)(xing)能較低。近期蔚(yu)來汽(qi)車在事(shi)故后的(de)(de)燃燒，以及此前關于電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車自燃事(shi)件的(de)(de)報道(dao)，都引起人們在電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車安全(quan)性(xing)(xing)方面的(de)(de)擔(dan)心。

因此，針對動力電(dian)池安全性的研究(jiu)正在積(ji)極展開。目(mu)前，鋰(li)電(dian)池的安全性理論上限再獲突破，動力電(dian)池通過(guo)“針刺”實驗(yan)。

廣汽集團最新研(yan)(yan)發(fa)的彈匣電池系統，在安全性(xing)技術方(fang)面首次實現了三元鋰(li)電池整(zheng)包(bao)針(zhen)刺(ci)不起(qi)火，比(bi)亞迪(di)在2020年(nian)(nian)研(yan)(yan)發(fa)的刀(dao)片電池也通過了鋰(li)電池針(zhen)刺(ci)測試。在2020全球(qiu)智(zhi)慧(hui)出行大會上(shang)，中國工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士孫逢春也已經(jing)證實，2019年(nian)(nian)中國電動汽車(che)起(qi)火的概(gai)率(lv)只(zhi)有(you)萬分之(zhi)(zhi)0.49;2020年(nian)(nian)這一(yi)(yi)概(gai)率(lv)下(xia)降到萬分之(zhi)(zhi)0.26，是同期燃油汽車(che)自燃率(lv)的四分之(zhi)(zhi)一(yi)(yi)。

此外，針對電動汽車的安全標(biao)準也日(ri)趨完善，在工信部2021年(nian)3月16日(ri)發布(bu)的《2021年(nian)工業和(he)信息化(hua)標(biao)準工作要點(dian)》中，電動汽車的安全標(biao)準制定(ding)是其(qi)重中之重，標(biao)準數量達到燃料電池汽車的三(san)倍以上，且(qie)對各(ge)類車輛(liang)應用都已經有了較為(wei)詳細的規定(ding)。

再來(lai)看氫(qing)燃料電池(chi)汽車(che)。由于(yu)氫(qing)氣(qi)的燃燒和爆炸(zha)極(ji)限(xian)范疇很(hen)寬(kuan)，因此氫(qing)氣(qi)在人們心中(zhong)總有易(yi)燃易(yi)爆的印象(xiang)，那么氫(qing)燃料電池(chi)汽車(che)是否能(neng)夠(gou)安全地運(yun)用氫(qing)氣(qi)呢?

答案是肯定的。

首先，燃料電(dian)(dian)池汽(qi)車(che)中僅有兩個地方涉及(ji)(ji)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)——電(dian)(dian)池堆(dui)和儲氫(qing)(qing)瓶(ping)(ping)。其中，電(dian)(dian)池堆(dui)本身并(bing)不儲存氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)，因此(ci)，一旦檢測到(dao)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)泄(xie)漏，可以迅速切斷電(dian)(dian)源，保(bao)證(zheng)車(che)身安(an)全(quan)。而(er)儲氫(qing)(qing)瓶(ping)(ping)，根據中國(guo)物理工程研(yan)(yan)究院的(de)(de)(de)調研(yan)(yan)顯示，目前中國(guo)主要采用的(de)(de)(de)儲氫(qing)(qing)技術(shu)是來自加拿大(GFI)公司與(yu)意(yi)大利(OMB)公司的(de)(de)(de)35MPa Ⅲ型(xing)儲氫(qing)(qing)瓶(ping)(ping)。在國(guo)際上更為(wei)先進的(de)(de)(de)Ⅳ型(xing)則尚未進入中國(guo)市場。35MPa Ⅲ型(xing)儲氫(qing)(qing)瓶(ping)(ping)在我(wo)國(guo)已(yi)經屬于十分成(cheng)熟的(de)(de)(de)技術(shu)，完全(quan)具備(bei)車(che)載條件。而(er)且，一旦儲氫(qing)(qing)瓶(ping)(ping)檢測到(dao)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)泄(xie)漏，應急(ji)電(dian)(dian)磁閥門便(bian)會迅速打(da)開，將氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)及(ji)(ji)時排(pai)出(chu)。這些(xie)被排(pai)出(chu)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)并(bing)不具備(bei)爆(bao)(bao)炸的(de)(de)(de)條件，即使由于溫度、著火點等(deng)原因發生燃燒(shao)事件，它們也將因為(wei)欠缺密閉空間(jian)等(deng)條件，僅能保(bao)持燃燒(shao)狀態(tai)。此(ci)外，由于氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)密度低，氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)被排(pai)出(chu)后將迅速遠離儲氫(qing)(qing)瓶(ping)(ping)及(ji)(ji)車(che)輛，大大減少爆(bao)(bao)燃的(de)(de)(de)機會。

在現(xian)實(shi)(shi)場景中，儲氫(qing)(qing)(qing)瓶的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)泄漏(lou)也是(shi)小概(gai)(gai)率(lv)事件，《車(che)用壓縮(suo)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)鋁(lv)內膽碳纖維(wei)全纏繞氣(qi)瓶》(GB/T35544-2017)甚(shen)至(zhi)可以保證(zheng)儲氫(qing)(qing)(qing)瓶泄漏(lou)的(de)(de)概(gai)(gai)率(lv)，比(bi)油箱(xiang)泄漏(lou)的(de)(de)概(gai)(gai)率(lv)還要低(di)得(de)(de)多(duo)。儲氫(qing)(qing)(qing)瓶與燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)汽(qi)車(che)的(de)(de)堅(jian)硬外(wai)殼(ke)也為其承受撞擊而不爆(bao)燃提供(gong)了(le)(le)另一(yi)層保護，即使時速(su)80千米的(de)(de)追尾事故也不能使儲氫(qing)(qing)(qing)瓶發生形變。現(xian)代(dai)汽(qi)車(che)名(ming)下的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)汽(qi)車(che)在美國(guo)公(gong)路(lu)安(an)全保險協會(IIHS)測(ce)試中獲得(de)(de)最高安(an)全評價的(de)(de)檢測(ce)結果，已經超越了(le)(le)絕大部分的(de)(de)燃油車(che)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車(che)的(de)(de)防撞性能。甚(shen)至(zhi)在一(yi)些現(xian)實(shi)(shi)場景中，比(bi)如槍擊，氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)汽(qi)車(che)最多(duo)發生泄漏(lou)，但絕不可能爆(bao)燃。從(cong)這一(yi)點來說，氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)汽(qi)車(che)的(de)(de)安(an)全性能已經趕超電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車(che)了(le)(le)。

在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池汽車相關的(de)(de)安全標準(zhun)上(shang)，我國目前(qian)還(huan)遠不能說完備，尤其是(shi)(shi)針對(dui)各類氫燃(ran)料(liao)電(dian)池汽車整(zheng)車測試維保的(de)(de)方法，不管是(shi)(shi)商用、乘(cheng)用，還(huan)是(shi)(shi)特殊領域均(jun)接近空白，這為氫燃(ran)料(liao)電(dian)池汽車的(de)(de)進(jin)一(yi)步推廣(guang)增添了許多阻力(li)。但在(zai)《2021年工業(ye)和信息化標準(zhun)工作(zuo)要點(dian)》中，工信部(bu)重點(dian)提出將大力(li)開發電(dian)動汽車和充換(huan)電(dian)系統并進(jin)行燃(ran)料(liao)電(dian)池汽車等標準(zhun)的(de)(de)研究與(yu)制定，標準(zhun)的(de)(de)制定將始終追尋產業(ye)發展(zhan)，實時調整(zheng)。

因此(ci)，就(jiu)安(an)全(quan)(quan)性能(neng)(neng)而言，動力電池的研究和發展(zhan)在(zai)近(jin)幾年突飛猛(meng)進，但氫燃料電池汽(qi)車的技術發展(zhan)也不落下風(feng)，在(zai)安(an)全(quan)(quan)性能(neng)(neng)上正在(zai)迅(xun)速(su)追(zhui)趕電動汽(qi)車。

環保性能，誰更優?

發展新能源汽(qi)車最(zui)大的動力來自低(di)碳和(he)清潔交通的內在(zai)需要(yao)。因此，誰(shui)能在(zai)這(zhe)個維(wei)度上勝出，是決定(ding)誰(shui)能主宰未來的重要(yao)因素。

 以上數據(ju)均由(you)作者根據(ju)當下的中國(guo)電力結構來進行計算

而當前的能源結構則是決定未來贏家的關鍵。

早在(zai)(zai)2010年，清華大學(xue)的(de)(de)一個研究團隊曾指出，在(zai)(zai)當前中(zhong)(zhong)國(guo)的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)結構下，電(dian)動汽(qi)(qi)車(che)造成的(de)(de)碳排(pai)(pai)(pai)放，與燃油汽(qi)(qi)車(che)相比差別不大;但是在(zai)(zai)二氧化硫和(he)碳化物方面的(de)(de)排(pai)(pai)(pai)放，要數倍于燃油汽(qi)(qi)車(che)。燃油汽(qi)(qi)車(che)目前每百(bai)千米(mi)的(de)(de)碳排(pai)(pai)(pai)放量為19.9千克(ke)。而(er)根據2020年中(zhong)(zhong)國(guo)發(fa)電(dian)能(neng)(neng)源(yuan)結構和(he)電(dian)動汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)主(zhu)流性能(neng)(neng)計(ji)算，得(de)到(dao)的(de)(de)數據：純電(dian)動乘(cheng)用(yong)車(che)每百(bai)千米(mi)的(de)(de)碳排(pai)(pai)(pai)放量為13.2千克(ke)。(計(ji)算過(guo)程中(zhong)(zhong)涉(she)及的(de)(de)各種參數見表1)

可以看到(dao)，純電(dian)(dian)動車的(de)碳排放主(zhu)要取決于發(fa)電(dian)(dian)結(jie)(jie)構(gou)。隨著我(wo)國當前能源結(jie)(jie)構(gou)的(de)不(bu)斷(duan)改善，尤其是清潔能源的(de)發(fa)電(dian)(dian)比例逐年提高，電(dian)(dian)動汽車在未來會占(zhan)據很(hen)大的(de)環保優勢。

而(er)關(guan)于氫(qing)燃(ran)料電池(chi)汽(qi)車(che)，一些研究也(ye)表明，車(che)輛儲(chu)存氫(qing)氣、駕駛運行對能耗和碳排(pai)(pai)放的(de)影響極小。但是在制(zhi)(zhi)氫(qing)過(guo)程(cheng)中，其碳排(pai)(pai)放量遠遠大于其他用氫(qing)環節(jie)的(de)碳排(pai)(pai)放。因(yin)此，在測算氫(qing)燃(ran)料電池(chi)汽(qi)車(che)的(de)碳排(pai)(pai)放量時也(ye)要把制(zhi)(zhi)氫(qing)過(guo)程(cheng)中的(de)碳排(pai)(pai)放量算入其中。

制氫(qing)過程(cheng)中的碳排放(fang)很大程(cheng)度取(qu)決于(yu)氫(qing)氣(qi)的生(sheng)產(chan)結(jie)(jie)構。根(gen)據(ju)公開數(shu)據(ju)，綜(zong)合考慮當(dang)前氫(qing)電轉(zhuan)化效率，氫(qing)燃料電池乘(cheng)用車百千米(mi)(mi)氫(qing)耗1千克，如(ru)果(guo)按照全球氫(qing)氣(qi)生(sheng)產(chan)結(jie)(jie)構計算，氫(qing)燃料電池乘(cheng)用車每百千米(mi)(mi)碳排放(fang)為12.31千克;如(ru)果(guo)按照中國氫(qing)氣(qi)生(sheng)產(chan)結(jie)(jie)構計算，氫(qing)燃料電池乘(cheng)用車每百千米(mi)(mi)碳排放(fang)為16.96千克。(計算過程(cheng)中涉及(ji)的各種參數(shu)見表2)

從(cong)全(quan)球角(jiao)度(du)來(lai)看，氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)乘(cheng)(cheng)用(yong)車(che)的(de)碳排(pai)放低于純電(dian)(dian)(dian)動乘(cheng)(cheng)用(yong)車(che)，但按(an)照(zhao)我國能(neng)源結構和制氫(qing)(qing)(qing)方(fang)式來(lai)測算，氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)乘(cheng)(cheng)用(yong)車(che)的(de)碳排(pai)放高(gao)于純電(dian)(dian)(dian)動乘(cheng)(cheng)用(yong)車(che)，這是因(yin)為我國當前生產(chan)的(de)氫(qing)(qing)(qing)氣還是以灰氫(qing)(qing)(qing)和藍氫(qing)(qing)(qing)為主，因(yin)此，氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)汽車(che)相比電(dian)(dian)(dian)動車(che)在環保方(fang)面(mian)處于下風(feng)。

可以看到，在使用端，無論電動(dong)汽車(che)還是氫燃料(liao)電池汽車(che)，能否(fou)逼近人類 “真正零(ling)排放(fang)”的目標，都(dou)取決于未來的電力結構。

未來理想狀態下，如果電動汽車所使用的電力是由風能、核能和光伏發電(dian)(dian)所產生，那么在使(shi)用過程(cheng)中，能夠實現零碳排(pai)放;如果氫(qing)(qing)燃料電(dian)(dian)池(chi)汽車使(shi)用的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)氣(qi)是利用風能、核能和光伏發電(dian)(dian)產生的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力，通過電(dian)(dian)解水制(zhi)備而(er)來，那氫(qing)(qing)燃料電(dian)(dian)池(chi)汽車也(ye)能實現“真正零排(pai)放”。因此(ci)，未來在環(huan)保方(fang)面的(de)(de)(de)比拼，更重要的(de)(de)(de)環(huan)節可能是：動(dong)力電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)處(chu)置以及氫(qing)(qing)儲(chu)存中的(de)(de)(de)能耗等。

通過上面的分析，氫燃料電池汽車(che)和電動汽車(che)，無(wu)論在安全性能(neng)還(huan)是環保性能(neng)方(fang)面，都沒有(you)確定的勝出(chu)者。所以(yi)我(wo)們當前還(huan)是應當保持著一(yi)個(ge)百花齊(qi)放(fang)的心態，讓市(shi)場選擇最能(neng)夠代表未來(lai)的技術路線。