商業(yè)
誰(shuí)能讓我社死，我就V他50
其能量密度極高，
楊亮
4小時(shí)前
燃料電池：汽車(chē)安全要求啟動(dòng)【征求意|見(jiàn)】 氫能賽道即將大洗牌
2025-07-29 01:56:00
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2025年7月9日，工信部開(kāi)展《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)安全要求》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)意見(jiàn)征求工作。也正是因此，將一個(gè)略顯“小眾”的技術(shù)路線(xiàn)推向了公眾視野。當(dāng)人們的目光大多聚焦于鋰電池電動(dòng)車(chē)的續(xù)航競(jìng)賽與充電焦慮時(shí)，是否你有思考過(guò)：與我們?nèi)找媸煜さ匿囯姵仄?chē)并行的“燃料電池汽車(chē)”，究竟是怎樣一種存在？它為何需要專(zhuān)門(mén)設(shè)立嚴(yán)苛的安全標(biāo)準(zhǔn)？它所描繪的未來(lái)，又將通向何方？
與鋰電池不同，鋰電池的角色是一個(gè)能量的“搬運(yùn)工”和“倉(cāng)庫(kù)”。充電時(shí)，鋰離子從正極浩浩蕩蕩地奔赴負(fù)極，將電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)；放電時(shí)，它們?cè)倌嫦蚨?，釋放出電能?qū)動(dòng)車(chē)輛。這個(gè)過(guò)程是可逆的，但能量的總量受限于電池本身的容量。
而燃料電池則是一個(gè)能量的“轉(zhuǎn)化器”，它不儲(chǔ)存電能，而是將外部輸入的化學(xué)燃料（主要是氫氣）與空氣中的氧化劑（氧氣）通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，直接轉(zhuǎn)化為電能。只要燃料供應(yīng)不斷，這個(gè)“發(fā)電廠(chǎng)”就能源源不斷地產(chǎn)生電流，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前行。其唯一的副產(chǎn)品，是純凈的水。這個(gè)過(guò)程，安靜、高效，且在車(chē)輛端實(shí)現(xiàn)了真正的“零排放”。
這個(gè)過(guò)程的核心發(fā)生在一塊被稱(chēng)為“質(zhì)子交換膜”的特殊薄膜兩側(cè)。在陽(yáng)極，輸入的氫氣在催化劑的作用下，被分解為帶正電的氫質(zhì)子和帶負(fù)電的電子。質(zhì)子交換膜只允許氫質(zhì)子通過(guò)，而將電子無(wú)情地阻擋在外。無(wú)路可走的電子們只好“另辟蹊徑”，通過(guò)外部電路奔向陰極，電子的定向移動(dòng)便形成了驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的電流。
在陰極，這些“殊途同歸”的電子，與穿過(guò)薄膜的氫質(zhì)子，以及從空氣中吸入的氧氣再次相遇，結(jié)合生成水分子，完成了整個(gè)發(fā)電過(guò)程。整個(gè)流程如同一場(chǎng)精妙的微觀(guān)舞蹈，優(yōu)雅地將氫的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了電能和熱能。
理解了它的工作原理，我們就能明白，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（FCEV）的動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)際上是由儲(chǔ)氫罐、燃料電池堆棧、以及一個(gè)較小的動(dòng)力電池（用于回收能量和提供峰值功率）等部分組成的。這也引出了其最核心，也是公眾最為關(guān)切的危險(xiǎn)點(diǎn)——?dú)涞陌踩?/p>
氫，作為宇宙中最輕、最豐富的元素，其能量密度極高，是汽油的三倍多。但同時(shí)，它也是一種極其活潑的氣體，燃點(diǎn)低，爆炸極限范圍寬（在空氣中體積占比4%至75%即可燃燒爆炸）。這使得“談氫色變”成為一種普遍的社會(huì)心理。新聞中提及的《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)安全要求》，其核心正是圍繞如何安全、可控地“駕馭”氫氣而展開(kāi)。
其首要的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)在于氫的儲(chǔ)存。為了保證足夠的續(xù)航里程，F(xiàn)CEV需要攜帶一定量的氫氣。而氫氣在常溫常壓下密度極低，必須經(jīng)過(guò)高壓壓縮才能有效儲(chǔ)存。目前主流的技術(shù)是使用700巴（大氣壓的700倍）甚至更高壓力的儲(chǔ)氫罐。這相當(dāng)于在指甲蓋大小的面積上承受約700公斤的壓力。為了承受如此巨大的壓力，這些儲(chǔ)氫罐并非簡(jiǎn)單的鋼瓶，而是采用“內(nèi)膽+碳纖維纏繞”的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
內(nèi)層是防止氫氣泄露的塑料或鋁合金，外層則用高強(qiáng)度的碳纖維像“織毛衣”一樣一層層緊密纏繞，最外面還有玻璃纖維保護(hù)層。這種設(shè)計(jì)使其強(qiáng)度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的鋼瓶，能夠抵御常規(guī)的碰撞、穿刺甚至槍擊。在極端情況下，如車(chē)輛起火，儲(chǔ)氫罐上的易熔塞會(huì)自動(dòng)熔化，在罐體達(dá)到爆炸極限前，有控制地將氫氣排出并迅速向上空燃燒，避免罐體本身發(fā)生爆炸，最大限度保障乘員安全。
那么該如何防止氫泄露呢？由于氫分子極小，滲透性強(qiáng)，如何保證整個(gè)高壓管路系統(tǒng)的密封性是一個(gè)巨大的工程挑戰(zhàn)。因此，F(xiàn)CEV上遍布著高精度的氫氣傳感器。一旦檢測(cè)到任何微量的氫氣泄漏，車(chē)載計(jì)算機(jī)會(huì)在毫秒之內(nèi)做出反應(yīng)，立即關(guān)閉儲(chǔ)氫罐的瓶口閥，切斷氫氣供應(yīng)，從源頭上阻止危險(xiǎn)擴(kuò)大。
此外，氫氣本身無(wú)色無(wú)味，為了在泄漏時(shí)能被察覺(jué)，通常會(huì)人為加入臭味劑。更重要的是，氫氣是世界上最輕的氣體，一旦發(fā)生泄漏，在開(kāi)放空間中它會(huì)以極快的速度向上逃逸、擴(kuò)散，很難在地面附近形成能夠燃燒爆炸的濃度，這反而成為了它相比于會(huì)形成“油泊”的汽油和會(huì)積聚在地面的液化石油氣的一個(gè)天然安全優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，在車(chē)庫(kù)、隧道等密閉空間內(nèi)，這種優(yōu)勢(shì)會(huì)減弱，這也是安全標(biāo)準(zhǔn)需要重點(diǎn)考量的場(chǎng)景。
因此，與其說(shuō)燃料電池汽車(chē)的危險(xiǎn)在于氫本身，不如說(shuō)在于如何通過(guò)系統(tǒng)性的工程設(shè)計(jì)、冗余的安全措施和嚴(yán)格的制造標(biāo)準(zhǔn)，將氫的風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受的范圍之內(nèi)。此次強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，正是要將這些經(jīng)過(guò)千百次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的成熟安全方案，以法律法規(guī)的形式固定下來(lái)，為整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展提供基石。
那么，既然要克服如此嚴(yán)苛的安全挑戰(zhàn)，我們?yōu)楹芜€要執(zhí)著于發(fā)展燃料電池技術(shù)？與已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化的鋰電池技術(shù)相比，它的優(yōu)勢(shì)又在哪里？
這并非一場(chǎng)“有你無(wú)我”的替代戰(zhàn)爭(zhēng)，而更像是一場(chǎng)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”。鋰電池電動(dòng)車(chē)（BEV）與燃料電池電動(dòng)車(chē)（FCEV）的核心差異，源于能量補(bǔ)充方式的根本不同。BEV是“充電”，F(xiàn)CEV是“換料”。這一差異，決定了它們各自的“甜蜜點(diǎn)”。
對(duì)于日常通勤、城市內(nèi)的短途出行，BEV的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。用戶(hù)可以在夜間利用低谷電價(jià)在家中方便地充電，其使用成本相對(duì)低廉。然而，一旦涉及長(zhǎng)途旅行，BEV的短板便暴露無(wú)遺。動(dòng)輒數(shù)小時(shí)的充電等待時(shí)間，尤其是在節(jié)假日高速服務(wù)區(qū)“一樁難求”的窘境，成為了許多車(chē)主的“里程焦慮”之源。
而這恰恰是FCEV的核心優(yōu)勢(shì)所在。加滿(mǎn)一輛FCEV的氫氣，過(guò)程與加汽油或天然氣類(lèi)似，僅需3到5分鐘，便能獲得超過(guò)600公里甚至更長(zhǎng)的續(xù)航里程。這種“即加即走”的補(bǔ)能體驗(yàn)，完美地解決了長(zhǎng)途出行的效率問(wèn)題。
更深層次的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在重型商用車(chē)領(lǐng)域。對(duì)于追求高效率、長(zhǎng)續(xù)航的重型卡車(chē)、長(zhǎng)途客車(chē)而言，鋰電池路線(xiàn)幾乎是一條“死胡同”。若要滿(mǎn)足其運(yùn)營(yíng)需求，需要搭載重達(dá)數(shù)噸的電池包，這不僅會(huì)侵占寶貴的載貨空間和有效載荷，巨大的電池自重本身也會(huì)消耗大量電能，形成惡性循環(huán)。
充電時(shí)間更是無(wú)法接受的，因?yàn)閷?duì)于商用車(chē)隊(duì)來(lái)說(shuō)，時(shí)間就是金錢(qián)。而燃料電池系統(tǒng)則輕巧得多，增加續(xù)航只需換用一個(gè)稍大的儲(chǔ)氫罐，對(duì)車(chē)輛自重和空間的影響微乎其微。因此，在重卡、公交、物流等領(lǐng)域，燃料電池被普遍認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)深度脫碳的終極技術(shù)方案。
此外，燃料電池對(duì)極端氣候的適應(yīng)性也優(yōu)于鋰電池。在嚴(yán)寒的冬季，鋰電池的活性會(huì)大幅下降，導(dǎo)致續(xù)航里程嚴(yán)重縮水，這是北方BEV車(chē)主心中永遠(yuǎn)的痛。而燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)熱，可以為自身保溫，受低溫影響小得多，保證了在寒冷地區(qū)也能有穩(wěn)定可靠的性能表現(xiàn)。
當(dāng)然，這并不意味著燃料電池技術(shù)已經(jīng)完美無(wú)缺。它的發(fā)展方向，也正是在于克服當(dāng)前的幾大瓶頸。
目前全球95%以上的氫氣來(lái)自于化石燃料（如天然氣、煤）的重整，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳，被稱(chēng)為“灰氫”，并不能實(shí)現(xiàn)全生命周期的清潔。未來(lái)的方向是大力發(fā)展利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源電解水制氫，即“綠氫”。只有當(dāng)“綠氫”的生產(chǎn)規(guī)?；?、成本大幅降低時(shí)，燃料電池汽車(chē)才能真正戴上“終極環(huán)保”的光環(huán)。
與遍布城鄉(xiāng)的充電樁網(wǎng)絡(luò)相比，加氫站的數(shù)量可謂鳳毛麟麟，這極大地限制了FCEV的普及。加氫站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本遠(yuǎn)高于充電站，形成了一個(gè)“車(chē)少站不賺錢(qián)，站少?zèng)]人買(mǎi)車(chē)”的先有雞還是先有蛋的困局。未來(lái)需要國(guó)家層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略性投入，以“適度超前”的原則布局加氫網(wǎng)絡(luò)，打破僵局。
燃料電池堆棧中需要使用鉑（白金）作為催化劑，鉑是貴金屬，成本高昂。盡管通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，新一代燃料電池的鉑金用量已降至與傳統(tǒng)汽車(chē)尾氣凈化器相當(dāng)?shù)乃剑M(jìn)一步降低成本，甚至開(kāi)發(fā)非貴金屬催化劑，仍是科研人員努力的方向。同時(shí)，高壓儲(chǔ)氫罐的制造成本也亟待通過(guò)規(guī)模化生產(chǎn)來(lái)攤薄。
所以依我看，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)并非是鋰電池汽車(chē)的直接顛覆者，而是未來(lái)清潔交通版圖中不可或缺的一塊重要拼圖。鋰電池憑借其靈活性和低使用成本，將主導(dǎo)乘用車(chē)的短途和城市出行場(chǎng)景；而燃料電池則憑借其長(zhǎng)續(xù)航、快速補(bǔ)能和輕量化的優(yōu)勢(shì)，將在長(zhǎng)途乘用、重型商用和公共交通等領(lǐng)域大放異彩。二者將長(zhǎng)期共存，互為補(bǔ)充，共同推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)向著零碳化的目標(biāo)邁進(jìn)。
回望文初那則關(guān)于安全標(biāo)準(zhǔn)的新聞，我們或許能有更深的理解。它不是一個(gè)孤立的技術(shù)事件，而是一個(gè)產(chǎn)業(yè)從示范運(yùn)營(yíng)走向大規(guī)模商業(yè)化的關(guān)鍵信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)的建立，意味著技術(shù)的成熟度達(dá)到了一個(gè)新階段，意味著政策制定者已經(jīng)開(kāi)始為它的到來(lái)鋪平道路。這預(yù)示著，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，當(dāng)我們駛?cè)肽茉捶?wù)站時(shí)，看到的將不再僅僅是加油槍和充電樁，還有一個(gè)嶄新的選擇——高高舉起的加氫槍。它所注入的，不僅僅是驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行的氫氣，更是對(duì)一個(gè)更多元、更清潔、更高效的未來(lái)出行生態(tài)的無(wú)限期許。
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