日本氢能源汽车发展现状

回答：日本放弃氢能源的原因：氢燃料电池技术发展的还面临着诸多问题：1.氢气获得性低；2.成本高（制氢成本、燃料电池系统成本、基础设施建设成本等）；3.材料依赖进口；4.法律法规不完善。在碳中和的影响下，锂电池等新能源概念的公司获得大量投资者的青睐，典型的如宁德时代、亿纬锂能等公司，估值大涨，同时也带动了一部分氢燃料电池公司的股价。

在新能源化的发展趋势中，纯电动无疑是目前最为主流的发展方向，与之同为新能源技术的氢燃料电池技术却有不一样的遭遇。

以前我也认为氢燃料电池为未来乘用车、商用车的主流发展方向，国内外都用政策推动氢燃料电池技术的发展，但最近看到多个汽车品牌放弃氢燃料电池车型的生产研发，让我不得不对氢燃料电池技术的看法发生了改变，特别是在乘用车应用上。

作为在氢能技术上发展最早的国家之一的日本，虽然国家层面仍在推动氢燃料电池车的发展，包括在本届奥运会上使用了大量的氢燃料技术的车辆、设备，但实则是当地的车企却对氢能技术的兴趣已经大大降低。

今年年初，日产宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池车的计划，今后将集中力量发展电动汽车。

本田也在今年6月宣布：关闭日本狭山工厂，停产氢燃料电池车 Clarity，但仍会和通用汽车合作研发燃料电池车。同时，本田还将更专注于电动汽车的研发，计划在2040年实现旗下全部在售车型均为零排放电动车。

日本几大氢燃料电池技术的车企，只剩下丰田，这个重点放在乘用车应用上的车企。

不仅如此，奔驰也表示由于氢燃料电池技术的成本过高，商业化价值较低，宣布将停止研发氢燃料电池乘用车，其新能源战略刚刚从“EV First纯电第一”变成了“EV Only纯电唯一”。而目前仍在坚持氢燃料电池技术的欧洲厂商也不多了。

为何要放弃氢能技术？

成本过高没办法。

在谈及放弃氢燃料电池车的原因时，本田表示销量低、基础设施扩建困难是主要因素。可以看出，经过了多年的发展，氢燃料电池技术的使用成本依然高居不下。

成本或许是这些品牌放弃氢燃料电池车型的原因之一，在乘用车领域，纯电动技术的快速发展或许才是核心原因。

特别是中国的纯电动技术，在政策合理引导下，不能说做得最好，但也能领先这个星球上大部分国家。

而且相比氢燃料电池，纯电动技术路线的实现成本更低，包括基础设施建设、电能的输送、生产等成本。

对国内有哪些影响？

在商用车领域应该是一个不小的机遇。

虽然上文所提到的基本上都是基于乘用车领域，但也不能说对商用车没有影响，毕竟技术同源，越少企业研发，技术迭代、成本下降越慢。

但从另一方面看，我们未来的竞争对手在减少，倘若氢燃料电池技术成为主流，我们也有更大的主动权、定价权，成为制定规则的人。

目前氢燃料电池汽车在我国新能源汽车中占比较小，绝大部分应用在商用车上，包括城市公交、大巴车以及物流车、货车等。

我国的商用领域车拥有足够大的市场容量、以及对新能源技术有足够大的包容度，再加上极其丰富的应用场景，让氢燃料电池技术的发展有很大的空间，这些都是有利于氢燃料电池技术投入实际应用的方面。

根据《2020年氢应用发展白皮书》显示，我国已有20多个省、市县出台氢能产业专项政策，为氢燃料汽车的推广、氢燃料电池核心技术研发、加氢站等基础设施建设提供引导，而2020年我国燃料电池客车、货车、物流车保有量分别为2500、4070、780辆。

氢燃料电池技术未来到底能不能成为主流新能源技术、有没有适合的应用领域、或者未来发展如何，现在还无法定论，但它仍然是一个值得探索的方向，在其他厂商停止研发的时候，这就给了国内企业更大的发展空间。

虽是机遇但不能盲目

作为拥有最多氢能以及氢燃料电池专利的日本，并且具备了制氢、储氢、燃料电池电堆和关键配件等全产业链，在这样的条件下，仍然不能普及相关技术的应用；仍然让车企毅然放弃氢燃料电池车型。

这就提醒了我们应该对氢能技术的应用有更加理性的思考，到底氢能技术适用于那些领域、那些应用场景针对这些方面，我们是否可以通过统一技术标准、发展方向以及资源共享等措施，来降低氢能技术的使用以及研发成本，这样才能为氢燃料电池技术的进一步商业化打好基础。

得益于我们拥有更大的市场空间、足够多的应用领域，氢能技术在国内还是有很大的发展空间。

虽然与纯电动汽车相比，目前氢燃料电池汽车的规模和技术水平有着巨大的差距，但在新能源汽车的变革阶段，氢燃料电池汽车仍然有发展的必要和机遇。

日本从上世纪80年代开始就开始布局氢能源，直到现在新能源 汽车 产业被中国比亚迪等车企按在地上摩擦，中国2022年 汽车 出口总量将超越德国，再过几年还将超越日本，因为日本的新能源走了氢能源的歪路。下面我们详细聊聊，中国新能源 汽车 必胜的原因。

能源问题是当前人类迫切需要解决的难题。不只是为了解决温室效应，降低能源成本，更重要的是在信息技术、智能自动化制造技术的帮助下，已经具备了解决这一问题的能力。

工业革命后的两三百年， 所有在能源方面的努力都是为了提升太阳能转为服务人们生产生活的有用功转换效率和提高能源载体的有效能量密度 。以前、所有的研究者都只着眼于单个环节的。如提高光伏发电效率、提高汽油发动机热效率。未曾将从太阳能到有用功当成一个系统研究。

晶硅、薄膜、钙钛矿结构等等光伏技术，聚光光热技术、锂电池、锂硫固态、氟阴离子、氢氧燃料等电池技术和新能源 汽车 。研究者投入了巨大成本、大量的人力物力精力。

但是、研究人员未曾认识到一个可怕的事实，那就是不管他们多么努力，方向选择错了。即便他们的电池技术达到所有的理论上的最大值。他们研究出来的技术都是昙花一现。

那么什么样的技术方向才是正确的呢？且看下面分析。

1 氢能？未来能源？你有没有搞错！

氢能作为一种能源载体，被人误认为是未来的最佳能源。这种错误的想法源自两个事实，一个是氢能量密度高达143MJ/KG，另外一个氢的燃料电池理论效率高达80%。

论据是正确的，结论却错了。氢气如果是车载能源，将储罐和氢气当成一个整体，其能量密度远低于汽油、也低于低过甲醇。氢燃料电池的整体STS效率也不高。所以氢能毫无竞争力，详见如下分析。

1.1 常见能源载体的能量密度。

我们先看看常见的氢气储存技术。

A. 高压储氢：氢质量含量1~5.8wt%，压力为35/45/70/90MPa，目前已经商业化。对于氢能 汽车 中的高压储罐，一般有35Mpa和70Mpa两种，储氢重量密度达到了5.7wt%。

B. 液化储氢：氢质量含量>5wt%，将纯氢冷却至-253 储存，超低温消耗能量大，成本高，优势在于储氢密度高，多用于航天、军工领域。

C. 固态吸附储氢：氢质量含量5.3 9wt%，使用以碳材料为主进行物理储氢，环境为77k、4MPa，纳米碳材料储氢性能好，还处于实验阶段。

D. 液态有机化合物储氢：氢质量含量6 8wt%，常温常压，储氢容量大，目前还处于实验阶段。

E. 金属氢化物储氢：氢质量含量1.4 3.6wt%，常温常压，安全性好，但是储氢合金存在易粉化、能量衰减和变质，目前还处于实验阶段。

F. 自然储氢：包括水储氢、甲醇储氢等。其中，水储氢的氢质量含量为11.1wt%，常温常压，能量比度高，成本高，以电解水制氢为主。甲醇储氢的氢质量含量为12.5wt%，常温常压，能量密度高，低成本，大规模甲醇制氢技术早已实现商业化，微型化甲醇制氢技术已实现突破，商业化价值极高。

上面的六种氢储能方法中，甲醇的储氢质量分数是最高的了。并且，甲醇利用热重整、质量占比12.5%的氢会成为氢单质。而甲醇的能量密度是20MJ/KG,经过热重整后得到的氢能量必定有损失。

由上面分析得到本文的重点观点：

也就是说单质氢作为能源载体，考虑储罐等存储工具后，最大氢质量密度的居然是甲醇，甲醇可以作为可再生太阳能燃料。那我们为什么还要去发展单质氢能源？

我们应该去发展甲醇这样的可再生燃料，而不是氢能源。

显然，氢，作为能源载体。考虑储罐后，其整体能量密度不及汽油一半，也低于甲醇。此外，还要考虑氢能冷却压缩灌装造成的能量损失。单质氢气的极度危险性。

那么氢氧燃料电池的能量转换效率高呢？电池发电环节，氢能效率高，并不能弥补整体系统的能量效率。借助“油井-车轮”（WTW）效率理念。本文提出“STS”即solar to service。即将太阳能转换为服务人们生产生活的有用功。STS的效率中，氢能因为经过了太阳能发电、电解水、燃料电池转换电能，这个中间多了一个氢形态的变换环节。其STS效率也低于光伏、更低于太阳能生产甲醇，甲醇直燃、内燃、重整制氢的效率。

由此可见、那些错误认为氢能是终极能源并大规模投入的人最后可能赔得很惨。

2 什么才是未来的能源？

在所有非直接利用太阳能利用方式中太阳能光伏、光热的效率是最高的，电能、热能都是服务人们生产生活的有效形式。 基于STS的观点，未来能源必定是最高效利用太阳能服务人们生产生活的能源方式。 当然，作为太阳能在地球上的能量载体，STS的评价至少包含经济价值、能量密度、系统效率和适用场合等等方面的考虑。

首先太阳能光伏是太阳能利用方式的最优方式，但光伏不能解决储能问题。

以生物质为原料、太阳能为能量来源，利用碳氢氧元素为热储能工质储能。并在夜晚发电，生产甲醇、二甲醚。而在甲醇、二甲醚的使用端。将太阳光聚光产生光热温度180~500 的中低温太阳能，重整甲醇、二甲醚、水、沼气等组份，得到氢气、一氧化碳供给直燃、内燃机、燃料电池等方式利用。

2.1 太阳能可再生燃料利用系统

图 1 太阳能可再生燃料利用系统图示

当前技术技术发生了两个重大的转变，一个是太阳能光伏发电度电成本部分地区已经低于火力发电、未来将会在全球大部分地区平价上网。另外一个转变是，新能源 汽车 的普及，而可再生燃料混动车几乎是零成本的发电平台将会是最佳的新能源 汽车 路线。利用 汽车 的分散，对应太阳能的分散、生物质的短距离收集得到了单面面积的能量密度大幅度提升，而经济成本极低。

由上面分析，未来中国的新能源 汽车 短途（200公里以内）用能以电能为主，长途（超过200公里）以混动（燃油或可再生燃料）。不用去发展什么氢能源。

第一，技术难题。因为日本在氢能源开发利用比较早，所以大部分专利都在日本人手上，因此其他国家在开发时会面临很多技术壁垒和难题，这是其他国家不愿意面对的。

第二，安全问题。尽管现在储氢及设备很高效，但是目前技术上无法解决的是储氢设备遇到高温或者碰撞之后的泄露及氢气爆炸问题。

第三，基础设施配套问题。目前加氢站与普通加油站相比，投资比较大，还面临着运氢及加氢设施和设备配套问题。

第四，还是成本问题。以上三个因素都造成了制氢、储氢、运氢、加氢及配套设备的成本过高，跟其他新能源没有优势。

相比之下，我国有着巨大的水力资源、沙漠资源（也可以转化为风能和太阳能资源）和特高压输电技术。而且充电设备成本也要廉价和方便的多。因此，氢燃料电池只是部分实验性的发展方向，而光伏、风电及锂电池等新能源才成为了目前中国的主要发展主流。