氫燃料汽車(chē)還有戲嗎？

[page]從全球主要廠(chǎng)家的研發(fā)投入來(lái)看，不同類(lèi)型的新能源汽車(chē)目前的發(fā)展勢頭嚴重冷熱不均。電動(dòng)汽車(chē)（在本文中指依賴(lài)充電電池提供驅動(dòng)力的純電動(dòng)和混動(dòng)汽車(chē)）可謂是一枝獨秀，迎來(lái)了一個(gè)大干快上、熱火朝天的局面；當前的底特律車(chē)展和去年的法蘭克福車(chē)展都是明證。而其他種類(lèi)的新能源汽車(chē)，如以生物燃料（biofuels）、太陽(yáng)能、氫能、天然氣、壓縮空氣等為動(dòng)能的汽車(chē)，卻面臨諸多廠(chǎng)家的冷場(chǎng)。后者中最顯眼的應該是曾被廣泛寄予厚望的氫燃料汽車(chē)。在過(guò)去的一年里，多個(gè)歐美廠(chǎng)家，包括通用、福特、雷諾、寶馬，表示要延緩、縮減甚至放棄對氫燃料汽車(chē)的研發(fā)。日本廠(chǎng)家一貫對氫動(dòng)力最為熱心；他們雖不言放棄，仍在繼續發(fā)力，但也承認在將來(lái)多年內，新能源車(chē)的發(fā)展重點(diǎn)在于電動(dòng)汽車(chē)。

與電動(dòng)汽車(chē)相比，氫燃料汽車(chē)有更長(cháng)的歷史，也一度被認為更具技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢。早在19世紀初人們就開(kāi)始試制氫內燃機。由于氫內燃機和汽油內燃機工作原理基本相同，人們常?？梢酝ㄟ^(guò)改造后者來(lái)制造氫內燃機汽車(chē)，從而節省研發(fā)時(shí)間和費用。在過(guò)去的20年里，寶馬和馬自達公司都開(kāi)發(fā)過(guò)多款氫內燃機汽車(chē)；其中, 在2007年出現的BMW H2R 是一款經(jīng)典氫能賽車(chē)。從1960年代起，汽車(chē)工業(yè)開(kāi)始采用另一種氫動(dòng)力技術(shù)： 氫燃料電池（Hydrogen Fuel Cell）。氫燃料電池汽車(chē)和普通電動(dòng)汽車(chē)有基本一致的電力驅動(dòng)構造；它們之間的主要區別在于，前者的電池是一個(gè)小型發(fā)電設備――依靠氫和某種氧化物的化學(xué)反應產(chǎn)生驅動(dòng)電能，而無(wú)需從電網(wǎng)充電。燃料電池對氫能的轉化、利用效率遠高于氫內燃機，并且和后者一樣，只產(chǎn)生水和熱，不(直接)帶來(lái)污染排放。目前最成熟的氫燃料電池車(chē)當屬已經(jīng)在日本和美國加州小規模上市的本田2008年款的FCX Clarity。這款車(chē)一次加氫后可連續行駛約450公里，其馬達功率為100千瓦。。

在過(guò)去的兩三年里，電動(dòng)汽車(chē)的迅猛發(fā)展與氫燃料汽車(chē)的消沉形成了鮮明對比。是什么讓氫動(dòng)力變成了多個(gè)廠(chǎng)家的棄兒呢？對于這個(gè)問(wèn)題，美國能源部長(cháng)朱隸文曾在去年給出過(guò)一個(gè)很有代表性也很有爭議的回答。他指出，推廣氫燃料汽車(chē)在四個(gè)環(huán)節上面臨嚴重障礙：氫的生產(chǎn)、氫的儲存、氫燃料電池技術(shù)、加氫站點(diǎn)的建設。這意味著(zhù)，除非出現”奇跡“，氫燃料汽車(chē)在“未來(lái)10到20年里都沒(méi)戲“?？紤]到環(huán)保減排任務(wù)迫在眉睫，他認為美國政府應該大力扶持已基本具備規模市場(chǎng)化條件的電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，同時(shí)加大、加快發(fā)展核能和生物能源，而大幅削減對氫燃料汽車(chē)的研發(fā)資助。在對這個(gè)觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)之前，讓我們先具體看一下他提到的那四個(gè)障礙環(huán)節。

首先，氫雖然是清潔能源，但氫的生產(chǎn)目前仍依賴(lài)化石燃料；這個(gè)過(guò)程不僅要排放溫室氣體還要消耗很多能量。由于氫在地球的自然條件下不獨立存在，人們需要利用化學(xué)、生物或者電解方式制取它。目前最普遍的制氫方式是通過(guò)加工、改造天然氣。通過(guò)分解水制氫很久以來(lái)都是一個(gè)科研熱點(diǎn)，但人們至今沒(méi)能找到一種高效、節能而且環(huán)保的解水取氫方法。其次，由于氫的能量密度低，運輸和儲存氫需要的容量空間比其他常見(jiàn)能源要高很多。即使是液氫，其能量密度仍低于汽油。這給氫能的廣泛應用帶來(lái)困難。與此同時(shí)，氫燃料電池的生產(chǎn)成本目前嚴重過(guò)高。根據現有的技術(shù)水平，每只功率為100千瓦的普通氫燃料電池的生產(chǎn)成本接近或超過(guò)1萬(wàn)美元?？紤]到車(chē)載電池在安全性、抗震性和穩定性上都比普通電池有更高的要求，同等功率的車(chē)用氫燃料電池的成本很容易成倍增加。最后，無(wú)論是發(fā)展內燃還是電池驅動(dòng)方式的氫能汽車(chē)，都需要廣泛建立加氫站和運送、儲存氫的基礎設施。這不僅需要巨大的經(jīng)濟投入還牽涉復雜的政治、社會(huì )問(wèn)題。[page]

筆者認為，氫動(dòng)力懷疑論者正確指出了推廣氫燃料汽車(chē)所面臨的困難，但往往得出棄氫用電的錯誤結論。他們所忽略的一個(gè)基本事實(shí)是，電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料汽車(chē)兩者之間并不存在簡(jiǎn)單的競爭或者替代關(guān)系。氫能汽車(chē)科技的發(fā)展對于改進(jìn)人類(lèi)社會(huì )的能源結構和消耗方式有獨特、廣泛的意義；而這個(gè)意義不是推廣電動(dòng)汽車(chē)所能取代的。具體而言，我們可以從如下四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的方面來(lái)反駁棄氫用電論。

第一，棄氫用電并不能為解決緊迫的碳污染問(wèn)題贏(yíng)得時(shí)間。很多人提醒過(guò)，要讓電動(dòng)汽車(chē)真正具有環(huán)保減排意義，一個(gè)國家或地區必須要有清潔的電力來(lái)源。目前世界上的多數國家，包括美國和以綠色經(jīng)濟著(zhù)稱(chēng)的丹麥，仍然依賴(lài)煤炭發(fā)電；在這種狀況下，和傳統汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)并沒(méi)有突出的減碳優(yōu)勢（具體的量化分析可見(jiàn)筆者的另一篇文章 ”電動(dòng)汽車(chē)必然環(huán)保嗎？“ ）。即使目前大干快上的形勢能得以持續，據業(yè)界人士估計，到2020年，混動(dòng)和純電動(dòng)汽車(chē)也很難超過(guò)用車(chē)總量的15%。而這個(gè)比例遠不足以對整個(gè)社會(huì )的總體排碳水平有實(shí)質(zhì)性影響。

第二，由于改善一個(gè)社會(huì )的能源結構是個(gè)長(cháng)期、緩慢的過(guò)程，人類(lèi)社會(huì )在未來(lái)幾十年內仍將不得不依賴(lài)化石燃料；在這種情況下，推廣氫動(dòng)力車(chē)會(huì )有明顯的減排作用。美國能源部曾指出，”從天然氣制氫的確會(huì )帶來(lái)溫室氣體排放。然而，與使用汽油的內燃機汽車(chē)相比, 氫燃料電池汽車(chē)能減少60%的溫室氣體排放--即使它所用的氫來(lái)自于天然氣。“ 這意味著(zhù)，氫能汽車(chē)的應用將會(huì )有直接、明顯的減碳效應，而電動(dòng)汽車(chē)的減碳功效則是相對的、不確定的。

第三，氫雖然在地球的自然條件下并不獨立存在，但它的分布卻極為廣泛； 甚至可以說(shuō)，氫是取之不盡、用之不竭的清潔能源。發(fā)展氫能汽車(chē)科技的兩大熱點(diǎn)都直接著(zhù)眼于高效開(kāi)發(fā)、利用這個(gè)能源寶藏：一個(gè)是制氫技術(shù)，特別是解水取氫技術(shù)；另一個(gè)是氫燃料電池技術(shù)。這兩個(gè)技術(shù)目前的都還不成熟，但卻具有深刻改變人類(lèi)社會(huì )的潛力。前者的突破性進(jìn)展會(huì )讓人類(lèi)社會(huì )結束對化石燃料的依賴(lài)，而后者的突破性進(jìn)展則會(huì )給人類(lèi)提供一種便利、高效的，可以普遍應用的供電裝備。由此看來(lái)，氫動(dòng)力科技的價(jià)值不僅僅在于促進(jìn)汽車(chē)環(huán)?；?，更在于解決人類(lèi)社會(huì )廣泛面臨的能源短缺和污染問(wèn)題。

最后，推廣氫燃料汽車(chē)所需的基礎設施投資的確巨大；但無(wú)論是與傳統內燃機汽車(chē)還是電動(dòng)汽車(chē)相比，這種投資都不會(huì )更高或者更復雜。相反，氫能基礎設施的建設可能會(huì )更容易，因為它可以通過(guò)改造現有汽油運送、分配設施來(lái)進(jìn)行――例如，變加油站為加氫站，而不需要一切從零開(kāi)始。另外，人們還應當看到，氫能汽車(chē)的技術(shù)進(jìn)化、市場(chǎng)普及和基礎設施建設是互相支持的，而且處于同一個(gè)發(fā)展過(guò)程之中。就像人們無(wú)需等到充電網(wǎng)絡(luò )完善后才推廣電動(dòng)汽車(chē)，氫能汽車(chē)的應用也無(wú)需等待氫能基礎設施的完全建成。

基于如上原因，筆者認為氫燃料汽車(chē)不但有戲，而且前途光明、意義重大。它的發(fā)展具有推廣電動(dòng)汽車(chē)所不能替代的意義。如果說(shuō)，在現有條件下，汽車(chē)廠(chǎng)家做為追求盈利者棄氫用電或許有情可原，那么政府和非盈利性科研機構則有不可推卸的責任去加強氫動(dòng)力研發(fā)。