氢燃料电池汽车在抵达时死亡吗？

根据Lux Research的研究，政治家，经济学家，工业家和环保主义者的国家愿景到2030年过渡到氢经济似乎陷入僵局，到2030年，氢燃料电池预计将代表30亿美元的市场，约5.9 GW，图1.（1）

估计由零碳源（例如可再生能源或核能）中的氢驱动的燃料电池汽车的梦想来自估算，避免二氧化碳的成本将超过每公吨600美元，这是大多数其他正在研究的技术的十倍。

如今，在美国市场上只有两种燃料电池汽车（FCEV）–可租用的本田FCX Clarity和奔驰F-Cell。

图1燃料电池市场：2012 – 2030

汽车制造商说，燃料电池结合了电动和汽油汽车的优点，没有缺点。杰里·赫希（Jerry Hirsch）为《洛杉矶时报》撰文（2），它们像电动汽车一样安静地行驶，具有大量的离线动力，但是却可以像汽油动力汽车一样加油。

杰里·赫希（Jerry Hirsh）在《洛杉矶时报》的另一篇文章中指出：（3）

“…..随着燃料电池汽车的生产，燃料电池汽车将比依靠电池供电的汽车获得价格优势。”

“… ..更轻的重量和更高的能量密度也使燃料电池能够用于更广泛的车辆中，从家用轿车到大型卡车再到城市公交车。”

电动汽车有许多重大问题。除非您愿意为Teslas Model S买单，否则范围仍然是一个重要问题。而且即使您选择Model S，电池也要花费20分钟才能达到50％的电量，而ICE汽车则需要几分钟的加油时间，Motley Fool的凯蒂·斯彭斯说（4）。

芝加哥论坛报州的罗伯特·杜弗（Robert Duffer）说，燃料电池汽车使用一堆将空气中的氢与氧气结合在一起的电池来发电，为推动汽车的电动机提供动力。唯一的排放是水蒸气，其行驶里程为300英里，比特斯拉全电动汽车长3到4倍，特斯拉全电动Model S的行驶距离为265英里。日产叶子有75英里的范围。（5）

不幸的是，美国大力发展氢能经济；受到1990年《松永氢气研究，开发和发展法案》的启发；从来没有获得足够的吸引力和政治支持来克服进入市场的主要障碍，例如高昂的资本成本和缺乏基础设施。美国能源部（DoE）1990年至2011年的氢和燃料电池预算历史记录强调了国会山对FCEV的漠不关心，图2。（6）

图2美国能源部氢和燃料电池预算历史记录：1990 – 2011

资源：美国能源部

包括2012年至2014年，能源部用于氢气和燃料的研究，开发，示范和部署（RDD＆D）的25年总预算约为28亿美元，平均每年拨款1.12亿美元。从这个角度来看，2014年氢能研发与开发预算为1亿美元，占美国能源部总预算284亿美元的0.35％。这低于其他可再生技术，例如太阳能，生物能源和风能技术，2014财年分别获得3.65亿美元（1.25％），2.82亿美元（0.99％）和1.44亿美元（0.51％）的拨款。

美国能源部2014财年预算包括为汽车技术计划拨款5.75亿美元。但是，燃料电池的研发并未直接包括在这些计划的资金中。车辆技术的主要重点是电池/能量存储的研发和车辆技术的部署。

2002年至2011年间，支出的大幅增长反映了布什总统在其2003年国情咨文中宣布的一项重大氢计划：

“今晚我将提出12亿美元的研究资金，以便美国能够引领世界开发清洁的氢动力汽车。氢和氧之间的简单化学反应产生能量，该能量可用于驱动仅产生水而不产生废气的汽车。有了新的国家承诺，我们的科学家和工程师将克服将这些汽车从实验室运送到展厅的障碍，从而使今天出生的孩子驾驶的第一辆汽车可以由氢驱动，且无污染。”

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尽管氢燃料电池汽车在其数十年的悠久历史中一直处于边缘地位，但氢燃料电池汽车在抵达时可能并未完全死亡。今天，媒体带来了有关FCEV的活动的稳定讨论，出版物和公告。美国市场上只有两种燃料电池汽车：可租用的本田FCX Clarity和奔驰F-Cell，图3。最新的回响来自丰田，现代和本田等汽车制造商的测试和计划在2015年生产的氢燃料电池汽车，图4。

图32013 Mercedes-Benz F-Cell

图4燃料电池车：里面一看

图森燃料电池提供了图5（7）：

• 洛杉矶/橙县地区的客户在36个月的租期中每月租金为499美元，首付为2999美元。这包括无限量的免费氢气加油。•行驶距离估计可达300英里；能够在•不到10分钟的时间内完成加油，类似于汽油；与汽•油相比，日常使用量减少最小；瞬时电动机•扭矩（221 lb-ft）；与电池电动车•相比，寒冷天气的影响最小；可靠•性和长期耐用性•；发电燃料电池堆中没有活动部件；自•2000年以来，现代燃料电池车队进行了超过200万次耐久性测试；并•成功完成了广泛的碰撞，火灾和泄漏测试。

图5现代汽车的目标是到2015年生产1,000辆Tuscon燃料电池电动汽车

此外，戴姆勒公司，福特汽车公司和日产汽车有限公司最近宣布了一项合作协议，以加速燃料电池电动汽车技术的商业化（图6）。

图6 2011年发布的日产下一代燃料电池堆

即使在联邦政府的支持不足，缺乏氢能基础设施以及成本不确定性的情况下，FCEV仍将自己的头脑摆在雷达上。一般而言，汽车制造商将FCEV视为满足加利福尼亚州和其他9个州制定的严格零排放车辆规定的最明智的途径。加利福尼亚州的零排放车辆（ZEV）要求到2025年，售出的所有新车中有15％必须实现零排放。到2025年，由十个州组成的联盟希望拥有约330万辆ZEV。

毫无疑问，大规模实施低碳技术的最重要障碍归结为一个因素：技术成本。根据美国能源部（DOE）的数据，轻型车辆的燃料电池成本继续大幅下降，预计自2002年以来体积成本降低80％以上，自2008年以来降低35％以上，图7。（8）批量生产运输燃料电池的每千瓦成本（kW）已接近能源部的目标，即每千瓦30美元，这在轻型车辆中将具有成本竞争力。

图7假设大批量生产（每年500,000单位），则每千瓦燃料电池运输系统的预计成本

资源：美国能源部

在燃料成本方面，“ REB Research公司制造的氢气发生器通过在膜反应器中对甲醇-水进行蒸汽重整而产生75 slpm的超纯氢气。这种类型的发生器每天产生9.5千克氢气，消耗69加仑的甲醇水。甲醇-水¢为80 / gal，电力为10 /¢ kWh，氢气的成本为2.50美元/千克，在120,000英里的使用寿命中为5,000美元。这比汽油便宜一些，但如果仅考虑电力成本，每英里的成本大约是特斯拉S的两倍。氢汽车每英里的价格要便宜得多，尽管包括电池寿命只有12万英里的事实。豪华轿车的寿命只有12万英里，卡车或公共汽车的寿命却很短。”（9）

美国能源部燃料电池技术办公室发布了一份长达74页的报告，标题为“ 2012年燃料电池技术市场报告”。（10）报告得出以下结论：“ 2012年燃料电池行业的趋势令人鼓舞。2012年，燃料电池总出货量以总单位和兆瓦（MW）计。突出显示的其他值得注意的事件包括：

“ 2012年燃料电池总出货量比2011年增长了34％，比2008年增长了321％。”

“ 2012年约有30,000燃料电池系统发货，而2008年约为5,000，这主要归功于日本的住宅燃料电池计划，”图8。

“从2008年到2012年，每年运送的兆瓦数增加了一倍多，从大约60兆瓦增加到超过120兆瓦。”

“ 2012年运输燃料电池系统的预计成本为每千瓦47美元，并将继续接近能源部的每千瓦30美元的目标。”

“轻型汽车的燃料电池成本继续大幅下降，预计自2002年以来体积成本降低80％以上，自2008年以来降低35％以上。”

“奥巴马政府在将美国的燃油经济性标准提高至汽车和轻型卡车的燃油经济性至54.5 mpg时，对燃料电池和其他先进技术车辆实施了新的激励措施。”

“ 2010年至2012年，全球对燃料电池公司的累计投资总额为8.536亿美元。与2009年至2011年间向燃料电池公司投资的6.714亿美元相比，有了显着的增长。”

图8世界市场按应用交付的燃料电池系统：2008-2012

资源：航海研究

FCEV的另一个主要挑战是新生的基础设施，以生产，分配，储存，输送和维护氢燃料。据美国能源部称，今天美国只有十个公共加氢站。加利福尼亚州每年将花费多达2000万美元，以帮助在未来五年左右的时间内将加油站的数量增加到100个。到2015年，届时将有28个加氢站分布在加利福尼亚州的大都市地区，届时将出售所有这三种加氢模型。

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剩下的一个问题是移动燃料电池的可靠性，功率质量，耐用性和寿命。尽管燃料电池以极高的环境敏感性提供了高效率的电力，但在现实条件下其长期性能和可靠性仍未得到解决。

但是，根据《 Fuel Cells 2000》，“物料搬运行业为燃料电池行业提供了美国的早期市场和技术指标，叉车和起重车的部署和订单几乎接近5,000。这包括许多具有多个重复订单的大公司，例如宝马，可口可乐，宝洁，克罗格和洛斯，”图9。该报告进一步指出，发现燃料电池的使用寿命比电池更长，并且可以在低至-20 F（-29 C）的冷冻°温度下°运行。（11）

图9燃料电池驱动的物料搬运车

资源：燃料电池2000

《 Fuel Cells 2000》报告说，燃料电池的使用寿命比电池更长，而且还可以在冰冻温度下运行，这促使沃尔玛（该公司已经在加拿大俄亥俄州和安大略省的工厂测试并部署了数百台燃料电池叉车）选择了燃料电池升降机。卡车为其加拿大艾伯塔省的可持续冷藏配送中心提供服务。由燃料电池驱动的车辆在低至-20 F（-29 C）的°条件下°运行。

最后，可再生能源和零排放车辆大量减少了经济中各个部门的化石燃料，这是现代社会的圣杯。零排放汽车有BEV和FCEV两种。BEV的销售历史更长，公私合作更广泛，这使其比FCEV具有明显的竞争优势。在经历了数十年的错误希望之后，FCEV的市场引入可能是汽车制造商为达到严格的排放标准所做出的努力。为了成功，FCEV必须解决BEV的性能和耐用性限制。高昂的生产成本和相对不存在的氢燃料基础设施可能会延长成败的痛苦。在汽车制造商批量销售FCEV之前，预计它们的价格将超过同等的汽油动力和电动汽车，其中不包括价格高昂的特斯拉BEV，据《福布斯》报道，特斯拉BEV的价格已超过最接近的竞争对手30％以上。（12） 。公私投资建设氢燃料基础设施对于FCEV的长期成功至关重要。归根结底，BEV不足以推动消费者需求和驾驶方式。作为一种技术解决方案，燃料电池电动汽车之所以死是因为业内人士认为，锂离子电池的进一步发展不会大大改善电动汽车的续航里程和性能障碍。FCEV和BEV会发动消耗战吗？我的钱用于FCEV。

巴里·史蒂文斯（Barry Stevens）