难道氢燃料电池会取代锂电池成为汽车电动化主流吗

发布网友 发布时间：2022-05-05 18:59

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热心网友 时间：2022-06-27 22:54

热心网友 时间：2022-06-27 22:55

氢能在未来能取代锂电池成为新能源发展主流吗？

氢能和锂电池的本质属性差异？下面为您解答：

氢能和锂电池在功能上是类似的，具备两大功能：（1）能量的转换，（2）能量的存储。由于氢能和锂电池在能量的转换、存储上的功能近似，但又各有特点，由此导致两者之间竞争与互补。

氢能和锂电池的相同点和差异点包括：

（1）氢能和锂电池本质上都是“电能→化学能→电能”，两者都是几乎零排放的清洁能源。

（2）氢能的能量转换和能量存储是可以分割的，由不同的装置（电解装置、燃料电池系统是能量的转换装置，储氢罐是能量的存储装置）完成两大功能。而锂电池的能量转换和能量存储是不可分割的，锂电池既完成能量转换又存储能源。

（3）氢能的两步能量转换（电转化学、化学转电）是在不同装置下进行的，可以分割；锂电池的两步能量转换是在同一装置下进行的，不可以分割。

（4）氢能的能量转换效率是较低的（电能→氢能的转换效率约为80%+，而氢能→电能的转换效率为60%左右，两者合计只有50%左右），锂电池的能量转换效率效率是较高的（电能→化学能→电能的综合效率超过90%）。

（5）在汽车端，氢能装置的能量密度、功率密度远高于锂电池。

（6）氢能的能量存储从成本、占用重量、占用体积的角度而言，均优于锂电池（主要原因就是锂电池的能量存储及能量双向转换是一体的、不可分拆的，而拆分后的氢能存储成本则很低）。

（7）锂电池的安全性问题存在隐忧，三元锂电池的温升系数约为106℃/秒；氢能源汽车即使氢罐泄漏也大概率是燃烧而非爆炸。固态锂电池是解决锂电池安全性问题的重要技术方向。

以上几个方面是氢能与锂电池的本质属性差异，也将是导致在氢能与锂电池的终极PK中天平发生倾斜的重要因素。

氢能与锂电池的终极PK

在储能的应用中，上文已经讲到：锂电池储能适用于高频储能，氢能储能适用于低频储能，锂电池与氢能两种技术互补。

在汽车能源的应用场景，基于锂电池的电动车与基于氢能的燃料电池汽车则在互补中更多体现竞争性。下面展开对比：

（1）氢能的优势：

a）由于氢能的能量存储和能量转换是分离的，而储氢罐的体积可调、成本低，故而可轻松解决“里程焦虑”问题。

b）由于氢能的运输、存储、分配、应用与天然气极为相似，故而传统的加油站、加气站可以迅速改造为加氢站。对于第二代能源的既得利益集团——石油企业而言，氢能的出现并不*其商业模式。由于氢能的来源除了光伏、风电绿氢外还有煤制氢、天然气制氢、氯碱副产品氢等等，故而石化企业较为欢迎氢能。由此，氢能的终端网络从30年的时间窗口来看，将得到石化企业的极大支持。

c）从汽车消费者的角度看，充氢和加油在消费习惯上是高度近似的，1-3分钟内完全可以搞定。不需要像使用纯电动车那样改变消费习惯（充电时间长）。

d）燃料电池汽车的“能量存储+能量转换装置”在体积、重量上有显著超出锂电池汽车的优势。

e）氢燃料电池汽车的能量转换效率显著高于燃油车（约是其1.6倍）。

f）可以充分利用光伏与风电的弃电。

g）基于氢能的燃料电池汽车的安全性优于汽油车。

（2）氢能的劣势：

a）燃料汽车电池系统的核心部件（质子交换膜、催化剂、扩散层、双极板、空气压缩机、氢循环泵等）大多没有实现国产化。

b）当前的产业规模较小，严重依赖于补贴。

c）当前的燃料电池系统成本极高。

d）当前的氢能价格仍然不够低廉。

e）氢燃料电池汽车的能量转换效率低于电动车。

f）如果大规模发展，损害了锂电池企业的既得利益。

（3）锂电池的优势：

a）能量转换效率极高。

b）产业发展较为成熟，对补贴的依赖较低。

c）燃料成本较低（其中，夜间充电成本<集中式充电站白天充电成本<商业楼宇充电成本<油车燃料成本）。

d）石化利益集团的加油站如欲改造为充电站成本较高。要么受制于电网，要么需要配置极大规模的充电站侧储能装置（成本较高）。且由于电动车的燃料成本较低，故而极大降低了石化利益集团的收入。锂电池的大规模发展对石化利益集团的既得利益有巨大的负面影响。

e）楼宇侧须建设密集的充电站网络。如果在实施充电桩的同时实施储能，则面临一定的安全性隐患（4月16日北京起火的25MWh储能项目就是一个很好的明证），除非电池技术突破；如果在实施充电桩的同时不配套储能，则一方面会导致极高负荷冲击及基本电费的抬升，另一方面楼宇物业在电费上的加价问题也较为严重从而导致商业楼宇充电成本并不特别低廉。

f）锂电池“过重”，导致在重载货车上没法使用。而基于重量的问题，在飞机、火箭上，完全无法使用锂电池，只能使用氢能燃料电池。

g）锂电池对于电力的消费无法使用到弃电，对社会资源而言是一种浪费。

h）三元锂电池的安全性极差，一旦出现温度失控，由于温升系数极高，车上人员风险较大。

基于上述几方面，从互补性的角度看，对重量及时间敏感的应用场景更适合燃料电池汽车，而对价格敏感对重量及时间不敏感的应用场景更适合电动汽车如果氢能源汽车大规模国产化了、具备经济性了

但至少有一点是确认的：如果像固态电池这样能极大改变锂电池物理属性的技术在未来30年的时间内都没得到突破，就当前的锂电池技术而言，是存在被氢能燃料电池技术“弯道超车”的可能性的。