新能源汽车漫谈（二）：笑傲江湖，唯有动力电池

电动汽车根据动力系统的能量来源分为动力电池汽车、燃料电池汽车和太阳能汽车三类。从2013-2015年的全球新能源汽车销售数据来看，动力电池汽车的市场份额均占到99%以上，一时风光无二。但随后，丰田推出了MIRAI氢燃料电池汽车，该车型2015年产销700辆，预计2016年全年产销达到2000辆，2020年达到30000辆。燃料电池汽车的崛起，似乎让人们看到了新的蓝海市场。诸多分析机构和研究所也都出具报告，发表各自对市场的看法和预测。那么动力电车汽车的江湖霸主地位能否被撼动，谁将笑傲江湖，且听分解。

一、太阳能电池不是主力军

太阳能是人类社会绝大多数能源的根本来源，所以未来直接使用太阳能支撑人类社会发展也就成为了人类的一项长远目标，直接使用太阳能发电驱动汽车行驶的太阳能汽车自然也是目标之一。今年，汉能集团（00566.HK）就发布了多款太阳能电池汽车。

目前来看，太阳能电池汽车尚不是汽车动力的最优方案。根据太阳参数1535 W/m²，普通晴天的大气透过率约0.75，目前GaAs电池的最高效率为34.1%，汽车占地面积约12m²，电动汽车百公里耗电15 kWh，根据以上参数计算，太阳能汽车如果仅依靠太阳能驱动，暴晒3小时的能量只能驱动车辆行驶100公里（事实上考虑实际光照情况、产业化电池组件实际效率和有效光照面积等，该估计已远远高估）。这样的结果说明了太阳能并不适合作为汽车动力，在汽车系统耗能大幅度降低前，其只能在这类领域作为辅助能源存在，这也就是为何太阳能汽车总是雷声大雨点小的原因。

二、燃料电池也不是最优解

燃料电池汽车是将燃料电池技术应用于汽车系统的产物，由于其有希望使用诸如甲醇、乙醇等低成本又易于储存的物质发电，整车成本可能较动力电池汽车更低，且不需要对现有加油站系统做大幅改变，因而被一致认为是未来最有可能挑战动力电池汽车在新能源汽车领域内地位的新技术路线。但是经济学中有句话说得好，“在长期我们都死了”，所以评判一个技术好坏的标准不仅仅在于它是否有一个美好的前景，更重要的是何时它才能实现这个美好的前景。那么燃料电池汽车技术何时能实现它的美好愿景呢？

燃料电池根据所用燃料的不同而有多种技术路线，其中最有望用在汽车中的是氢气、甲醇和乙醇三类。根据从事燃料电池领域的行业专家介绍，燃料电池汽车技术目前仅有氢燃料电池技术已趋于成熟。对于甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等来说，由于电池催化剂的研究还未成熟，不仅电池性能衰减很快，而且研究中的最高能量利用率仍不足30%，甚至比不上使用甲醇等燃料的内燃机汽车。前沿的研究尚且如此，产业化技术就更加落后了，所以甲醇、乙醇燃料电池汽车距离实际应用至少需要二十年以上。相较之下，氢燃料电池在上述方面的问题就小得多，这也就是为何采用氢燃料电池的丰田MIRAI可以小规模量产的原因。

尽管氢燃料电池已具备一定的效率稳定性，能量利用率甚至可以达到50%以上，但是氢燃料电池汽车要想从试运行走向产业化，其主要还存在着以下四点问题：

（一）氢气的安全性问题

氢气是常见燃料中危险性最高的，其爆炸极限极宽，为4.0%～75.6%(体积浓度)，相比而言液化气的爆炸极限仅为1.5%～9.5%(体积浓度)。换言之就是一旦发生无法及时反应的氢气泄露，只要出现火星就会引发爆炸。对于燃料电池汽车来说，由于储氢材料研究的严重滞后，目前仍需要高压储氢罐来储存氢气，比如丰田MIRAI使用的就是两个70MPa高压（约700个大气压）氢气罐。而对于汽车来说，其不像固定设施，更容易遭遇一些不可抗的意外情况，如果引发氢气罐破裂，那么车内乘员和附件的人就会遭遇到高压气体泄漏爆炸和氢气引燃爆炸的双重危险。这样的危险性是远远高于传统汽车和动力电池汽车自燃的危险性的。

氢燃料电池汽车的危险不仅存在于车辆本身，还存在于配套的加氢站设施中。假设氢燃料电池实现产业化，那么其就需要如现有加油站网络一样密集的加氢站网络。而氢的爆炸危险性是很大的，比如去年12月，清华大学一位博士即因为氢气爆炸事故去世，专业人士尚且如此，如何保障应用层不出现安全事故，这是个非常严峻的问题。

（二）氢产业的配套问题

除了加氢站的安全问题外，氢燃料电池汽车的氢产业配套还面临着网点投入成本高和燃料来源问题。

成本方面，由于加氢站难以与加油站兼容，其需建立完全不同的储氢加氢系统，目前一座成本约100-200万美元。相比之下，动力电池汽车的充电桩价格仅1000美元左右，即便如特斯拉的超级充电站建造成本也不过30万美元。

来源方面，清洁氢气将来源于水的分解。但由于光解水效率过低，唯一真正实现可见光分解水的实验室效率仅6%，这一夙愿只能寄希望于电解水。但是这样就会陷入为何不直接使用电的讨论。目前氢气主要来源于石油裂解工业和天然气重整，这对于运输造成了巨大挑战。

（三）电池成本过高

由于燃料电池的催化剂，质子交换薄膜等关键材料成本较高，燃料电池汽车成本较高。尽管丰田MIRAI已尽力控制成本，目前售价仍达到 5.75 万美元，与特斯拉model S相当。但日产 Leaf 的售价仅约 3 万美元。燃料电池汽车补充的氢气价格约为3 美元GGE，美国能源部估计给一辆车加满气需要花约 50 美元（丰田的免费燃料不算在内）。这意味着，一辆燃料电池汽车的维护成本是普锐斯混合动力汽车的两倍，是电动汽车的四倍。尽管这一成本会随时间推移降低，但动力电池汽车的成本也同样会随之降低。

（四）空气污染对电池器件的损害

目前燃料电池所使用的催化剂仍无法脱离铂铑一类的贵金属（白金），除了成本过高的问题，燃料电池汽车面临的更大问题是环境问题。根据笔者与从事燃料电池研究专家的交流，国内大气中存在较多的氮氧化合物、硫氧化合物，而这些污染物会导致燃料电池催化剂中毒，使得电池效率短时间大幅度下降。试想，如果一辆车越开里程越短，每季度都要一次大修，又如何能推广开呢？

综上所述，目前燃料电池汽车技术距离真正产业化还存在着诸多不可回避的技术性问题，至少五年内难以有显著发展，更无从挑战动力电池汽车的江湖地位。即便燃料电池汽车有可能在更遥远的未来出现重大利好，但对于一般投资者而言，这样遥远的未来就不是值得现在去关注的了。

参考文献：《电动汽车 vs. 氢燃料电池汽车：你应该了解的内幕》，雷锋网

（来自方旭资本原创：中国科学院徐余颛）

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