隨著(zhù)環(huán)保意識的增強，新能源近幾年成為人們最常接觸的話(huà)題。以鋰電為代表的新能源汽車(chē)，銷(xiāo)量不斷攀升，逐漸取代傳統燃油車(chē)。各國陸續推出停售燃油車(chē)時(shí)間表，在我國很多大城市電動(dòng)車(chē)不限號不限行，新能源成為最火熱的賽道之一，新能源板塊托起半個(gè)股市。

今年7月，國家發(fā)布了3條氫能相關(guān)文件，地方18省市發(fā)布了33條政策?？傮w來(lái)看，在“雙碳”背景下，除了鋰電，氫能也是另一種新能源的代表，最近也乘著(zhù)政策的東風(fēng)，后起直追。

01 鋰電和氫能目前均發(fā)展較快

2022年6月，新能源乘用車(chē)產(chǎn)量56.4萬(wàn)輛，銷(xiāo)量53.2萬(wàn)輛，同比增長(cháng)130.8%，環(huán)比增長(cháng)47.6%。2022年上半年，鋰電新能源汽車(chē)合計滲透率超20%，動(dòng)力電池裝車(chē)量同比翻番。

據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )數據，2022年上半年，新能源汽車(chē)銷(xiāo)量259.15萬(wàn)輛，同比增長(cháng)117%。新能源汽車(chē)產(chǎn)量265.36萬(wàn)輛，同比增長(cháng)118%。新能源汽車(chē)滲透率21.5%，同比增長(cháng)12.2%。動(dòng)力電池裝車(chē)量110.12GWh，同比增長(cháng)110%。動(dòng)力電池產(chǎn)量206.45GWh，同比增長(cháng)176%。

相比鋰電，氫能目前市場(chǎng)很小。截至2021年，全球主要國家氫燃料電池汽車(chē)保有量約5萬(wàn)輛，中國占比約18%，保有量約9000輛。2022年上半年，我國氫燃料電池汽車(chē)增長(cháng)較快。2022年6月，氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)量為527輛，銷(xiāo)量為455輛，同比分別增長(cháng)18.7%和67.3%，環(huán)比增長(cháng)117%、342%。今年1-6月，中國氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)量超過(guò)1500輛，銷(xiāo)量接近1400輛。

7月25日，國內首款氫燃料電池轎車(chē)長(cháng)安深藍SL03正式上市。作為國內首款量產(chǎn)的氫燃料電池轎車(chē)，續航里程達730km，可實(shí)現3分鐘超快補能。之前，廣汽集團發(fā)布了全新的氫能源動(dòng)力系統，并發(fā)布全新的氫能源MPV概念車(chē)綠境SPACE。據悉長(cháng)城汽車(chē)已完成對燃料電池乘用車(chē)的產(chǎn)品規劃，并計劃以獨立品牌推出。

北京冬奧會(huì )期間共運行了超過(guò)1000輛氫能源汽車(chē)，車(chē)輛由豐田、北汽集團、福田汽車(chē)、宇通客車(chē)等車(chē)企提供，車(chē)型包括大巴、公交、轎車(chē)、特種車(chē)等。這是氫燃料電池汽車(chē)第一次在超低溫、長(cháng)距離、高頻率的環(huán)境下大規模使用。

02 二者工作原理簡(jiǎn)介

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后，放出電子通過(guò)外部的負載到達陰極。

氫能源車(chē)是將氫燃料儲存在儲能罐，通過(guò)與外部空氣中的氧氣發(fā)生反應，產(chǎn)生電力并通過(guò)電驅動(dòng)電動(dòng)機，再驅動(dòng)汽車(chē)。例如，豐田Mirai就是用上述氫燃料電池的技術(shù)驅動(dòng)。氫能源燃料電池對環(huán)境無(wú)污染，如果氫是通過(guò)可再生能源產(chǎn)生的，整個(gè)循環(huán)不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放。

鋰電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動(dòng)來(lái)工作。充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。充電時(shí)，負極嵌入的鋰離子越多，充電容量越高；放電時(shí)，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。

03 鋰電和氫能的比較

能量利用效率

鋰電池和燃料電池都是利用電，但鋰電池是直接用電，而氫還需要通過(guò)電轉化而來(lái)，因此氫作為二次能源，能量利用效率低于鋰電池。馬斯克看不上氫燃料電池，也是因為這個(gè)。

能量密度

能量密度越高，續航里程潛力越大，負重的潛力也越高。常用能源中，能量密度（比能）大致為：氫燃料（142Mj/Kg）>天然氣（55Mj/Kg）>汽油（46Mj/Kg）>煤（30Mj/Kg）>鋰電池（一般不超過(guò)1.8Mj/Kg）。

氫燃料電池能量密度大，重量輕，續航里程普遍更遠。比如豐田Mirai第二代，可以做到充氫3分鐘，續航850千米。鋰電池純電動(dòng)汽車(chē)則根據電池容量的大小決定，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，續航里程不斷提高。氫氣加注比充電快，乘用車(chē)加氫一般需要3-10分鐘，鋰電池充電一般需要半小時(shí)以上。

環(huán)保節能

氫燃料電池在使用壽命結束后，并不會(huì )對環(huán)境造成污染。氫燃料電池中催化劑使用貴金屬鉑，其存在于整車(chē)的氫燃料電池中，且因鉑的化學(xué)屬性，相對容易回收。

鋰電池含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物，必須要進(jìn)行回收處理，如果回收不當，會(huì )造成環(huán)境污染。廢舊鋰電池的資源化回收工藝復雜，流程長(cháng)，能耗高，在資源化回收過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生較多的污染物。并且鋰電池相對分散，大家對廢舊電池回收意識比較薄弱，所以目前鋰回收還處于產(chǎn)業(yè)化的早期階段。

現在很多觀(guān)點(diǎn)認為，純電動(dòng)汽車(chē)只是在使用周期階段是零排放的，但是整個(gè)生命周期中并非零排放。

基于我國現有的煤電為主的結構，上游原材料供應鏈環(huán)節中碳排放占到70%以上。從原材料和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈看，鋰電和氫能都不是零排放。從整體產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)看，氫燃料電池可以實(shí)現接近零排放。目前氫的來(lái)源主要分為綠氫、藍氫、灰氫，如果實(shí)現綠氫，則可以接近零排放。但燃料電池和鋰電池的污染均主要集中在上游，比起處理分散的汽油車(chē)尾氣排放，上游的集中治污更容易。

資源依賴(lài)

鋰資源的總量分布有限，地殼豐度為0.006%。根據美國地質(zhì)調查局統計，全球的鋰資源分布不均，主要分布在智利、中國、阿根廷、澳大利亞、玻利維亞等國。中國的鋰資源儲量雖然相對豐富，但受限于開(kāi)采技術(shù)和成本仍高度依賴(lài)進(jìn)口。鋰資源短缺的局面讓動(dòng)力電池廠(chǎng)商面臨著(zhù)考驗。隨著(zhù)鹽湖提鋰技術(shù)，以及鈉電池、固態(tài)電池等技術(shù)的發(fā)展，這一情況將得到改善。

氫氣在整個(gè)工業(yè)體系里面很豐富，包括工業(yè)副產(chǎn)氫、煤制氫、天然氣制氫等，足以支持早期的氫能源供給。水通過(guò)光分解可制得氫，水的儲量大且低廉，氫燃料燃燒后又生成水，是一種燃燒無(wú)害的清潔能源。隨著(zhù)光伏電解水制氫、太陽(yáng)能制氫等技術(shù)的突破，制氫成本越來(lái)越低，氫的來(lái)源也會(huì )愈加環(huán)保。

但氫燃料電池需用貴金屬鉑做催化劑，鉑的全球儲量有限，我國儲量并不豐富，這一定程度提高了氫能源電池的價(jià)格。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，鉑的使用量減少，催化劑中鉑的替代品不斷被研發(fā)出來(lái)，這一問(wèn)題亦將得到改善。

安全性

今年7月22日，藝人林志穎駕駛一輛特斯拉發(fā)生車(chē)禍。林志穎駕駛特斯時(shí)突然右偏撞上路邊隔離帶，車(chē)輛起火。姑且不論是否為車(chē)輛缺陷問(wèn)題導致，實(shí)際上隨著(zhù)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量不斷攀升，電動(dòng)車(chē)碰撞后起火事件時(shí)有發(fā)生。鋰電池作為封閉的能量體系，從原理上高能量密度和安全性很難兼容。

鋰電池是一個(gè)高能量體，其安全性問(wèn)題主要集中在燃燒或爆炸。在運行過(guò)程中如果出現一些小故障，小故障不斷積累導致安全風(fēng)險變大，因此運行中的安全監測很重要。當鋰電池因故短路時(shí)，內部溫度升高，電池正負極、電解液、隔膜間將發(fā)生化學(xué)反應，產(chǎn)生大量的熱量與氣體，到一定程度就會(huì )引起電池著(zhù)火。電動(dòng)汽車(chē)起火主要原因之一即外部碰撞，碰撞后容易起火是新能源電動(dòng)車(chē)的特征。比如工信部組織制定的《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》中規定，電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時(shí)間。

氫氣的安全性也一直被人們關(guān)注。雖然研究表明，氫氣的安全系數比汽油高，但在很多人眼中，儲氫罐就像一個(gè)炸彈。在氫燃料汽車(chē)和汽油車(chē)的對比試驗中，由于氫氣的密度很低，溢出后會(huì )迅速上升并擴散，即使著(zhù)火，也會(huì )發(fā)生在氣源上方，遠離車(chē)內乘員。

對于氫燃料來(lái)說(shuō)，泄露與控制是其電池系統安全隱患的主要來(lái)源，鋰離子電池的安全隱患則主要來(lái)自于不易控制的化學(xué)反應。鋰電池的化學(xué)反應速度快，控制難度要高于燃料電池。但如果遇到極端劇烈碰撞，燃料電池的危害程度可能會(huì )更大。任何能源都有一定的安全性問(wèn)題，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，高安全性會(huì )不斷提高。

性?xún)r(jià)比

買(mǎi)車(chē)成本方面，傳統汽油車(chē)主要為發(fā)動(dòng)機，純電汽車(chē)主要為鋰電池，氫能源汽車(chē)主要為電池組和高壓儲氫罐。用車(chē)成本方面，主要為油價(jià)、電價(jià)和制氫成本。

配套建設和用車(chē)便利性方面，加氫站建設成本遠高于加油站和充電站。充電站現階段依托現成的電網(wǎng)系統，只要鋪好充電樁就可以獲得能源，配套成本很低。但如果大規模推廣，現有電網(wǎng)的容量冗余用盡后，亦需要配套投入和擴容。充電站要提高利用率和用戶(hù)便利性，必須快充，那么需要同步建設變電站等配套，對現有電網(wǎng)負荷造成一定沖擊。充電站將配套成本部分外部化給了電網(wǎng)，這是其優(yōu)勢。

就目前的技術(shù)程度，無(wú)論是氫燃料電池還是鋰電池，價(jià)格都要高于傳統的汽油車(chē)。特別是氫氣的來(lái)源、存儲以及安全使用等條件的復雜，導致氫燃料電池成本居高不下，短期內難以取得優(yōu)勢。但結合氫燃料電池和鋰電池發(fā)展的階段來(lái)看，未來(lái)隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和商用化規模擴大，氫能成本下降空間可能更大。

這些年，鋰電池的價(jià)格在技術(shù)和商業(yè)規模的驅使下，價(jià)格實(shí)現了成倍下降。常識告訴我們，氫氣比電易于儲存，這是其屬性決定的。這種特性決定了大規模生產(chǎn)和使用時(shí)，氫能的成本下降空間更大。規模越大，儲氫越具有經(jīng)濟性。氫燃料電池是適合進(jìn)行大工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，只要產(chǎn)量達到一定規模，成本下降會(huì )很快。過(guò)去三年間，氫燃料電池的發(fā)動(dòng)機成本已經(jīng)處在一個(gè)快速下降的狀態(tài)。

04 結 語(yǔ)

無(wú)論燃油車(chē)、氫能源還是鋰電池，市場(chǎng)會(huì )選擇誰(shuí)，誰(shuí)的發(fā)展前景更好，最終還是由其效率決定，也可以說(shuō)是其經(jīng)濟性和便利性決定，消費者選擇的標準才是基礎。當然，影響因素有很多，比如燃料本身的屬性決定其技術(shù)難度和一定時(shí)期所能達到的效率上限，國家政策的扶持，產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的難易程度以及迭代速度，規?；蟮某杀具f減效應，又或是環(huán)保意識的覺(jué)醒。從發(fā)展階段來(lái)看，氫能源更為早期，技術(shù)進(jìn)步和成本降低的空間更大，但也意味著(zhù)目前階段面臨的困難更多。

電動(dòng)汽車(chē)誕生要早于卡爾本茨發(fā)明燃油車(chē)，最開(kāi)始在美國市場(chǎng)占有率更是領(lǐng)先于燃油車(chē)。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和燃油汽車(chē)成本降低，燃油車(chē)的便利性提升，電動(dòng)汽車(chē)續航里程短等劣勢愈發(fā)明顯。后來(lái)，隨著(zhù)能源危機的出現和石油價(jià)格的漲落，國家政策對電動(dòng)車(chē)的支持，電動(dòng)車(chē)又一次復興。

電池行業(yè)經(jīng)歷了從鎳氫電池到鋰電池，從玩具到手機到汽車(chē)，從低能量密度到高能量密度的乘用車(chē)，技術(shù)發(fā)展與驗證是連續的。在中國，鋰電池近幾年在國家政策的支持鼓勵下得到了快速發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步迅速，中國公司在鋰電池核心技術(shù)方面走在世界前列，成本呈現指數級下降，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈和足夠大的產(chǎn)業(yè)規模。

燃料電池在這兩端其實(shí)都不占優(yōu)勢，既沒(méi)有加氫的基礎設施，也沒(méi)有消費市場(chǎng)哺育。氫燃料電池的很多核心技術(shù)還只掌握在少數國家手中，比如在電堆核心技術(shù)、催化劑技術(shù)、儲氫技術(shù)等核心技術(shù)方面，中國目前并沒(méi)有領(lǐng)先優(yōu)勢。目前沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)規模，導致成本很高。但中國擁有發(fā)展氫能源的產(chǎn)業(yè)條件，工業(yè)體系完善，氫氣獲得成本比較低，且擁有全球最大汽車(chē)消費市場(chǎng)，這為發(fā)展氫能奠定了基礎。

相比氫能，國家產(chǎn)業(yè)政策對鋰電的支持力度更大，鋰電新能源在近些年取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)政策扶持，除了環(huán)境保護考慮，還有國家能源與工業(yè)戰略。近些年來(lái)，我國石油對外依存度不斷提高，達到約70%。在“雙碳”目標下，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展也正步入快車(chē)道。2019年氫能首次被寫(xiě)入政府工作報告，2021年氫能被正式寫(xiě)入“十四五”規劃?！丁笆奈濉爆F代能源體系規劃》、《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃（2021-2035年）》等，對氫能的支持力度不斷增大，氫能產(chǎn)業(yè)成為戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

鋰電和氫能，在應用場(chǎng)景方面并不完全相同，目前技術(shù)水平看，兩者各有側重。鋰電主要應用于乘用車(chē)，氫能目前主要應用于商用車(chē)。

相比氫能，鋰電續航短、電池重、充電時(shí)間長(cháng)等缺點(diǎn)，不利于長(cháng)途和高耗電的貨車(chē)運輸，氫能在這方面可以滿(mǎn)足商用車(chē)需求，長(cháng)途貨車(chē)的線(xiàn)路相對固定，對加氫站的配套要求相對低。耗能巨大的重型卡車(chē)，需要有足夠多的動(dòng)力和續航，也意味著(zhù)需要很重的電池。比如特斯拉Semi電動(dòng)卡車(chē)，其電池的重量超過(guò)4噸。氫能還用于如飛機、儲能、生活用能、工業(yè)能源等領(lǐng)域。

因此，氫能和鋰電的發(fā)展階段不同，使用場(chǎng)景各有側重?，F在國家大力支持新能源，在替代傳統化石能源和降低環(huán)境污染的嘗試中，氫能和鋰電都是目前技術(shù)和應用層面相對可行的路徑。