如果你以为很快就能开上氢能源汽车，那再想想吧。

　　目前，关于氢作为交通燃料的炒作正达到狂热的程度，政府、汽车制造商和石油公司正投入数亿美元，以使氢能源汽车概念更具吸引力。

　　从纸面上看，氢能颇具吸引力，你可以通过使用过剩的风能和太阳能可再生能源进行水电解来制取氢。当氢在燃料电池中使用时，它可以为电动汽车(EV)提供动力，仅排放水蒸气，使其成为零碳燃料。它可以在几分钟内直接泵入车载存储罐，比给电动汽车电池充电所需的时间要少。

　　然而，细节决定成败，用于日常个人车辆和小型货车的氢能存在多个问题。

　　氢燃料：并非那么简单

　　首先，尽管可以从可再生能源制取绿色氢，但超过90%的工业氢仍通过蒸汽重整甲烷(一种化石燃料)生产。这会产生大量二氧化碳(CO2)，氢能支持者称可以通过捕获和储存CO2来制造蓝色氢。然而，尽管付出了巨大努力，大规模捕获和储存CO2尚未在制造蓝色氢所需的巨大工业规模上得到证明。

　　如果制取清洁氢是一个挑战，那只是开始。储存和分配氢并不容易。由于密度低，氢必须压缩到数千磅每平方英寸(psi)或冷却到-253°C(-423°F)并储存在特殊容器中。压缩和液化氢需要大量能量，降低了整体燃料效率。氢的分配也存在问题，因为它会使普通钢管道中的焊接变脆，导致管道破裂。在氢加注站，低温氢常常冻结用于将燃料注入车辆油箱的喷嘴，该喷嘴必须能够承受液态氢的极端寒冷或气态氢高达10,000 psi(700 bar)的压力。

　　氢能驱动

　　一旦氢被装载到车辆上，它必须被转化为动力。一种方法是通过质子交换膜(PEM)燃料电池将氢转化为电能。转换后的燃料随后可以驱动电动机。燃料电池使用铂电极作为催化剂，将氢与氧结合产生电和水蒸气。

　　由于燃料电池在略高于常温且远低于储存氢的压力下运行，车辆燃料箱中的氢必须被加热并调节到燃料电池可以接受的压力。降低燃料压力也会降低其温度，需要在进入电池前进行额外加热。此外，来自大气的氧和来自油箱的氢必须极其纯净，以避免PEM燃料电池退化。使用铂的PEM燃料电池成本高昂，尽管采用减少昂贵催化金属的新设计正在降低成本。

　　氢燃料电池车辆的另一个问题是氢分子随时间的泄漏。氢是最小的元素，由一个质子和一个电子组成。因此，它相对容易从储存系统中泄漏，导致车载储存罐中的燃料在相对较短时间内减少。

　　氢能效率问题

　　PEM燃料电池可以利用约60%的氢燃料能量，远高于典型汽油内燃机(ICE)20%的效率。尽管这很吸引人，但制取氢、压缩或液化氢、运输氢、为燃料电池降低压力和温度以及将氢转换为电所需的额外能量使得能源效率开始下降。

　　实际情况是：

　　通过电解制取1公斤绿色氢需要约50千瓦时的可再生电力，这相当于从原始可再生能源输入中损失了60%的效率。

　　将氢气压缩到700 bar(10,000 psi)储存需要额外能量，约占氢能含量的10-15%。

　　通过冷却至-253°C液化氢更为耗能，需要约占氢能含量的30%。

　　长距离运输压缩或液化氢会进一步导致能量损失和成本增加。

　　在燃料电池车辆中，将氢转换回电的效率约为60%。

　　总体而言，当所有能量损失累加起来时，绿色氢的全周期效率仅为约20-30%。这远低于直接在电池电动汽车中使用可再生电力的70-90%的端到端效率。

　　除了使用燃料电池外，改装后的ICE可以使用氢作为燃烧燃料。这看起来很有吸引力，因为唯一的排放是氮氧化物排放，没有CO2排放，而如果发动机使用汽油等化石燃料运行则会产生CO2。

　　不幸的是，效率问题再次出现。ICE的20%效率远低于燃料电池的60%，使得整体端到端效率降至低于10%。这意味着几乎整个乘客和行李空间都需要装满氢储存罐才能实现数百英里的续航里程，在氢加注站之间。

　　为何对氢感兴趣?

　　绿色氢面临的挑战使其在有可再生电力的情况下不如电池电动选项适合轻型车辆。然而，氢作为交通燃料在某些应用中确实显示出潜力。氢的高能量密度可能为重型货运运输提供优于电池电动系统的优势。这使其成为长途卡车运输的一个有前景的选择，特别是在已知特定路线上，可以在战略位置设置氢加注站。

　　氢能卡车的起步

　　开发经济可靠的燃料电池是重型卡车最终接受氢能的关键。通用汽车和本田已成立名为燃料电池系统制造(FCSM)的合资企业，为各种应用生产氢燃料电池。

　　以下是关于该合资企业的关键细节：

　　FCSM成立于2017年，本田和通用汽车投资8500万美元在密歇根州布朗斯敦建立制造工厂。

　　这座70,000平方英尺的工厂在两家公司工程师自2013年以来的研发工作后开始商业化生产氢燃料电池。

　　通用汽车计划最初将燃料电池用于备用发电机和Autocar等重型卡车。

　　FCSM声称其生产的燃料电池成本仅为本田之前用于Clarity燃料电池车辆系统的三分之一。设计改进、减少贵金属使用和生产自动化降低了成本。

　　合资企业还通过使用耐腐蚀材料和改进低温操作将燃料电池系统的耐用性提高了一倍，与Clarity相比。

　　本田计划到2025年每年生产约2,000套燃料电池系统，到2030年增加到60,000套。公司目标是在2030年代末每年生产数十万套。

　　通用汽车将向Autocar提供燃料电池，用于集成到重型职业卡车中，如水泥搅拌车、自卸车、垃圾车和码头牵引车，预计将于2026年在阿拉巴马州伯明翰的Autocar制造工厂投入生产。

　　与此同时，本田与五十铃汽车合作开发和商业化氢燃料电池驱动的重型卡车，五十铃计划于2027年推出。通过这种安排，本田旨在利用其燃料电池专业知识为重型商用车领域提供零排放解决方案，该领域由于续航里程和重量限制传统上对电池电动动力系统具有挑战性。

　　为了进一步展示其氢燃料电池雄心，本田还开发了一款8级氢燃料电池卡车概念车。

　　本田8级卡车概念车完全可操作，由三个在密歇根州FCSM工厂生产的本田燃料电池系统提供动力。本田为其燃料电池系统确定了四个核心目标：燃料电池电动汽车、商用燃料电池车辆、固定发电站和建筑机械。

　　氢能汽车的未来

　　绿色氢在某些应用中显示出潜力。它可以在钢铁制造中大幅减少碳排放。在某些地区，它可以用于储存可再生能源，以便稍后转换回电力以提高电网可靠性。它已成功用于为叉车和其他工业机械提供动力。

　　作为交通燃料，氢可能适用于长途重型卡车和其他一些重型卡车。然而，如果你在等待氢动力燃料电池或ICE车辆停在你的车道上，你可能需要等待很长时间。

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