为什么我们仍然不能实现氢燃料汽车的承诺

预测未来总是有风险的。但很显然车辆是空气污染的主要来源之一仅在美国，每年就有数千人死于肺病、哮喘、癌症等疾病。最终，世界将会朝着这样的交通工具发展:不再把我们共享的空气当作一个巨大的垃圾桶，每次打开电源都会排放有毒物质。

两种技术可以提供带零排放的车辆：电池 - 电动动力传递和氢气燃料电池。几十年来，氢气被认为是“未来的燃料”，电动车有限于小型短程城市汽车的利基。

这不是如何播放的。随着2020年似乎准备成为电动汽车开发 - 大流行的大年 - 这是值得检查这发生的事情。

电动汽车已经淹没了氢动力汽车

这一切归结为两件事：电池成本和燃料基础设施。在过去10年中，双方的共识发生了根本性的变化。

尽管经历了半个多世纪的发展，从1966年开始通用电动货车在美国，氢燃料电池汽车的销量仍然很低，生产成本昂贵，而且仅限于在少数已经建立了氢燃料站的国家或地区销售。

氢燃料汽车的进展缓慢但稳定;2016年的丰田Mirai是首辆年产1000辆以上的此类汽车。丰田表示，2021年的新车型产量将是这一数字的10倍。(它在视觉上也更加惊人，这是它那令人吃惊而笨拙的前任所无法比拟的。现在也是后轮驱动了。)

与此同时，10年后，第一个现代电动机出售，电动车一年全球销售的低数百万美元 - 两个数量级高于其氢同行。对于任何制造商来说，他们可能还不始终有利可图，包括特斯拉，但通用汽车和大众汽车表示，在未来几年内将改变，在2030年之前。

至关重要的是，电池动力汽车是中国政府为汽车行业制定的产业政策所支持的技术，而不是氢燃料电池。它打算主宰全球插头汽车的生产，就像它已经在光伏太阳能电池领域所做的那样——很快就会在锂离子电池领域做到这一点。

数字并不好

第一辆丰田Mirai于2015年11月在美国交付。在适当的时候，本田Clarity燃料电池和现代Nexo也加入了进来。所有发动机均以氢气为燃料，除冷凝水蒸汽外，无尾气排放。他们是你唯一可以租赁或购买的三辆氢动力汽车。

自2012年以来,已售出约8,000辆由氢气的汽车在美国，它们只能在加利福尼亚州运行，因为那里是唯一一个有（昂贵且至今不可靠）氢气燃料网络的地方。他们可以穿越该州的大部分地区，但是从洛杉矶到图森再回来，他们可以乘坐一辆吗？不行。

相比之下，现代电动汽车时代已经过去了近10年(始于2010年12月)，美国已经售出了130万辆电动汽车和插电式混合动力汽车。除了特斯拉，任何汽车都很难进行长途旅行，但至少这是可能的。

任何汽车创新的障碍都是巨大的，燃料（或技术上的能源载体）的转换是最具挑战性的。乙醇并没有像15年前预期的那样改变游戏。至于以柴油为动力的乘用车，我们知道如何使用那个故事结束了。

与此同时，带插头的汽车正变得越来越强大。这并不是因为你可能称之为“自然”的市场需求，而是由于旨在削减道路车辆尾气排放量的国家和地区强有力的法规。汽车制造商认为电动汽车比氢燃料电池汽车对这些法规的反应要好得多。

其实没什么新鲜事

自汽车时代开始，电动汽车就与我们相伴。1900年，电动汽车占了汽车总销量的三分之一，剩下的部分由蒸汽汽车和汽油汽车平分。他们的限制是他们的电池的范围，基于铅酸化学仍然存在于你今天的12伏启动电池。

1912年发明的电动自动启动器意味着司机在启动汽油车时不再冒断臂的风险。而且燃料更大的能量密度(意味着更长的航程)使它击败了电池。直到20世纪50年代，从排放到汽油添加剂造成的铅中毒等负面影响才开始成为人们关注的焦点。

从20世纪90年代开始，消费电子产品为更好的电动汽车提供了技术。突然之间，对小型、轻便、复杂设备的能量存储需求促使锂离子电池的生产和量产，这种电池在30年前通过索尼(Sony)的一款摄像机进入市场。它的能量密度是镍氢电池(丰田混合动力车使用了20年)的两倍，是老式可靠的铅酸电池的四倍。

从那时起，小型锂离子电池的性价比平均每年提高7%。这是不是摩尔定律140多年来，汽油内燃机的热效率从20%提高到50%(在完美的情况下，当与混合动力搭配时)。

电动汽车用电池的价格比10年前预期的要便宜得多。到2025年，大型电池组的成本(比方说，续航200英里以上的60千瓦时)有望降至每千瓦时100美元或更低。到那时，电动汽车的价格将开始与同类汽油汽车持平。

开创性很难

汽车技术的历史表明，发明或开创新技术的公司最终可能并不是那些从中获利的公司。还记得是哪家公司在1959年推出了第一辆横置发动机、前轮驱动的小型车吗?(提示:它现在已经不存在了。)

先驱者会犯错。对美国来说，一个这样的错误被证明是主要汽车制造商的假设，即买家会蜂拥购买额定里程（比如）75英里的电池电动汽车。他们没有。在美国，我们喜欢长途旅行。（特斯拉发现了这一点。）

事实证明，另一个错误是没有解释电动汽车在家里或在工作场所充电的现实——缓慢、通宵或在8小时工作日充电——但人们需要有信心在公路上快速充电。(特斯拉的超级充电站网络就是其成果。)还有更多。

现在，10年，我们知道一些事情：

• 200 miles是让美国购物者考虑电动汽车所需的最小范围;300英里更好。
• 那些刚接触电动汽车的人无法想象或“获得”家庭充电的体验。
• 公共收费仍然不够明显、不够普及或不够快。
• 大多数消费者不想抓住新技术的机会，更倾向于让别人先验证;和
• 您必须拥有各种类型的车辆和多种模型，使其成为严重的竞争者 - 这意味着交叉公用事业，SUV和拾取卡车。

那么随着所有障碍面临电动汽车的障碍，为什么没有氢燃料 - 电池轿车取得掉？

主要原因在于这个书呆子气的、专业的词在现实世界中被低估了。是基础设施的问题，笨蛋。

其他问题包括减少二氧化碳排放的现实，25年前向监管机构兜售的氢燃料汽车“快速加油”的海市蜃楼，以及加油成本的简单问题。

加油

具体而言，事实证明，建立和支持一个能够提供高爆炸性气体、压缩至10000 psi、可靠、快速和安全的消费者加油站网络具有极高的挑战性、复杂性和成本。

十年前，加利福尼亚州议会第8号法案授权一项计划，到2020年花费1亿美元建立一个由100个氢燃料站组成的网络。他们每个人成本约为200万美元至少在2014年是这样。国家不会达到那个目标吗，但它仍然是50之间的唯一状态，其中氢气汽车可以用于日常使用。

根据加州燃料电池伙伴关系的数据，截至4月8日，该州有40个正在运行的氢气站。另外九家正在建设中或正在委托开放。另有9个项目处于不同的规划阶段，其中3个项目被列为无法运行。在第一辆丰田Mirai交付近五年之后，这并不是非常令人印象深刻。

光是维持空间站的正常运行就已经是一项挑战。北加州愤愤不平的燃料电池司机们发现，如果燃料供应中断，一个薄薄的燃料网络是不好的。

去年6月，位于圣克拉拉的空气产品公司氢气供应设施发生爆炸，切断了该地区11个加油站中的9个的供应。导致柴油卡车载运坦克压缩氢数百英里从南加州在一夜之间激烈的所有者设置警报,早上的凌晨到达加油站及时利用氢的供给减少需要使汽车运行。

供应短缺一直持续到秋季，导致丰田向全州的Mirai司机退还了几个月的租赁费，甚至包括未受停电影响的南加州司机。人们可以想象，他们渴望地看着特斯拉的车主，他们可以在家里充电，也可以在工作场所充电，或者使用公司数百个超级充电站网络。

更重要的是，加州的75个监测站预计也会被关闭仅为17000至24000辆氢燃料车辆提供服务在2020年。如今，该州已经有50万辆插电式汽车上路。我们有没有提到过，大多数充电的手机都是在晚上在家充电，或者是在白天工作时充电的?

在全球范围内，日本和德国拥有最全面的国家氢气加油基础设施。几年前，德国宣布计划于2018年到2025年到2018年和400年建造100个站点。早在2018年，它就有了在全站仪上领先于美国（意思是加利福尼亚州）。

以燃料电池汽车为中心的日本“氢经济”预计将在2020年东京奥运会上首次在全球亮相。很明显，这个活动现在已经推迟了。对于目前仍在购买汽车的少数消费者来说，零排放汽车可能不会是他们的首选。

碳足迹

加利福尼亚是第一个解决车辆排放的状态，授权1960年的正曲轴箱通风（PCV）阀门。从1975年开始的国家排放规则限制了一氧化碳（CO），氮氧化物（NOx）和未燃烧的烃（HC）的量Tailpipes，到1974辆汽车的那些物质排放的程度低于其水平的1％。

但加州认识到气候变化的威胁早期，开始限制尾管二氧化碳（CO2） - 全球变暖气体与燃烧的燃料量成正比。国家还要求在2012年开始，没有排放的车辆数量上涨。在欧洲和后来的类似法律上，这真的是踢出现代电动车和氢气 - 电池的原则。

但是，除非或直到所有的电力都是完全可再生的，否则当你使用相同的千瓦时启动时，氢燃料汽车每英里的二氧化碳排放量总是高于电动汽车。在一辆电动汽车中，你产生电力，沿着电线发送，给电池充电，然后放电以推动车轮。故事结束了。

在氢气车辆中，您可以使用该电力破解原料（如今，主要是天然气）以产生氢气。然后，您必须压缩该氢，通常是现场，并将其运输到燃料站，然后将其存储在那里，然后压缩到车辆的罐中。

在那里，它进入燃料电池堆，在那里它将其转回电力（可能在60％的效率上）......使得与EV中的完全相同的电动机转动以为车轮供电。

结果是电动汽车每英里的二氧化碳排放量是燃料电池汽车的三分之一到一半。请注意，氢动力汽车仍然比平均每加仑25英里的汽油汽车要好。但电动汽车更好。监管机构已经开始注意到这一点。

顺便提一下，支持氢的人有时会公布一些研究结果，表明氢在二氧化碳方面具有优势。这些数据往往是精心挑选出来的，例如，用最可能的氢气案例来对比美国所有发电量的平均值。这是一个。

快速加油

最初出售氢燃料汽车监管机构的一个前提是“快速加油”，即在加油5分钟内恢复汽车大部分额定里程的能力。氢电站承诺了这一点，并且经常提供，但电动汽车充电肯定没有。即使是2012年末推出的特斯拉增压器站也需要25到40分钟才能将电池充电到80%的容量。

但现在改变了。保时捷Taycan可以收取高达270千瓦的费用，这意味着20分钟的充值至80％。采用较大的电池组，350 kW的速率是可能的，使下降到15分钟。当然，这不是五分钟 - 但是当你的卫生间休息时，咖啡或苏打购买，并检查你的手机，它可能很接近，在漫长的道路旅行中没有重要。

成本每英里

将丰田Mirai或本田清澈燃料电池重新填充丰田Mirai或本田澄清燃料电池的“机架率”在50美元的北北奔跑。随着氢气燃料公司的建立更大的基础设施和更多的汽车和更多的汽车，燃料公司将降低成本，以接近汽油成本。

在汽油价格为4美元的未来，这些数字可能是可信的。在美国目前每加仑1至2美元的油价下，这似乎不太可能。值得注意的是，家用电动汽车的平均充电成本相当于汽油汽车的价格，如果汽油售价为每加仑1美元。

如果电动汽车的标价比“普通”汽车高，就像现在一样，这些都不重要。但在这十年内，它们将达到同等水平。这样一来，电动汽车的低得多的运营成本就可能开始发挥作用——至少对买车的那对聪明的夫妇来说是这样的。顺便说一句，他可能会喜欢再也不用去加油站的想法。

汽车制造商排名

事实上，世界上所有的汽车制造商都在计划在2020年之前推出更多的车型和更多的电动汽车。中国制造商不得不这么做;欧洲人希望如此，因为他们的监管机构相信科学;甚至“底特律2.5”也计划推出大型电动卡车，希望能吸引美国买家。

但在氢燃料方面，情况则大不相同。大众集团(Volkswagen Group)将全部精力投入到电动汽车上，最近甚至发布了一份新闻稿，解释为什么氢燃料不是它的首选道路。尼桑-雷诺-三菱联盟在10年前率先推出了Leaf电动汽车，目前还没有批量生产氢燃料汽车的计划，因为该公司准备在今年或明年推出新一代的扩展版电池电动汽车。该公司目前还有更大的问题，起因是其前首席执行官被捕。福特和菲亚特克莱斯勒在氢燃料电池汽车上也没有任何实质性的进展。

通用汽车在氢动力汽车方面有着长期的经验，可以追溯到那辆电动车。在21世纪末，该公司在Driveway项目的支持下运营了世界上最大的单一氢燃料汽车车队，该项目是一项将100辆雪佛兰Equinox跨界车转换为氢燃料的测试项目。它的破产和重组使这些努力付诸东流，而它的氢气工作目前仅限于军事和重型卡车应用。

在德国，后果后，汽车巨头VW集团现已完全致力于电池电动车。4月下旬，戴姆勒坚持了未来的发展计划 - 并取消了乘用车的所有氢气电池开发计划。

韩国现代起亚正在做所有汽车制造商正在做的事情，它拥有三款专用氢动力汽车之一，现代Nexo SUV。这是一款非常好的汽车，产量非常低。

日本人是氢气运输的最重要推动者，世界上最有利可图的货物制造商在最前沿。丰田长期以来，他们将过渡到由其混合动力动力动力驱动的清洁车，直到氢气 - 电池汽车从2025到2040年开始批量卷发射。和现代电动汽车到货后10年，它仍然完全和viscerally opposed to them—building them in China only because that country’s government requires it to do so.

本田几乎同样专注，并在2008年推出了第一款“量产”氢燃料汽车，大约200辆Clarity FCX轿车。这款车的继任者是旗舰车型Clarity Fuel Cell，它也被用于生产一款小批量、低续航里程的电动汽车和一款产量高得多的插电式混合动力汽车。本田刚刚宣布通用汽车将为其生产两款独立的电动汽车，但它似乎仍致力于生产燃料电池汽车。

因此，电动汽车很容易理解。特斯拉及其狂热的粉丝们将这项技术从“书呆子”提升到了“时尚”，一路上卖出了100万辆电动汽车。电力“燃料”基础设施或多或少已经存在。那么氢动力汽车又有什么了不起的呢？

最后，氢气汽车的命运可能是全球 - 愤世嫉俗者始终用于听到预测的妙语：“氢气是未来的技术。”

“他们总是会。”

约翰·沃克尔编辑绿色汽车报告九年来，发表了12000多篇关于混合动力、电动汽车和其他低排放和零排放汽车及其周围能源生态系统的文章。他的作品出现在印刷品、网络和广播媒体上，包括《连线》、《大众科学》、《技术评论》、《IEEE频谱》，及NPR的“一切都考虑过了。”