【作者：万连山；编辑/校对：墨眠、顾树；数据支持：勾股大数据；源自：格隆汇《氢能源崛起之困 》2022.06】

 

请想象一下：

一种新燃料，不仅能加热制冷，还能以不同规模发电，乃至驱动各种发动机，并广泛应用于家庭、工业和运输等几乎所有领域。

另外，尽管听起来不太真实，这种燃料不会产生任何辐射、颗粒物、大气污染物，且来源无处不在，地球的任何角落都储备丰富。

因为它，世界不再有能源困扰，与之衍生出的贪婪、地缘冲突、战争，都将一去不返。

这样的梦想能实现吗？

1869年，在科幻鼻祖儒勒·凡尔纳笔下，《海底两万里》中可怕的“鹦鹉螺号”潜艇用之不竭的燃料，便是氢气。

也是从彼时开始，氢能源作为最友好、最清洁的终极能源，始终活在人类的幻想中。

2H2+O2=2H2O，这个化学方程式就像巴赫的二部创意曲，简洁却蕴含巨大的能量。当氢以游离气体形式存在时，按重量计算的能量密度，让任何化石燃料都自惭形秽。

时过境迁，150年后的今天，当氢能源再次立于能源变革的风口浪尖，能否从绘本中走出，成为真正的英雄？

原画绘本中的“鹦鹉螺号”潜艇

 

至少，直到现在，氢仍是我们理想中最完美的燃料。

比如，某种程度上说，只有氢能源车，才是真正的新能源车。

以锂电车为例，存在充能时间长、冬季续航衰减严重、受充电设施制约等等问题。更加之，所谓的电动汽车环保，无非是把城区的污染转移到了郊区，电池污染是一个不能回避的问题。

氢能源则能很好解决这些短板：能量密度远高于锂电池、加氢过程只需3-5分钟续航500km，循环寿命4000次以上，排放的只有净水，没有污染。

去年11月的上海进博会上，当丰田Mirai第二代氢燃料电池乘用车首次在中国亮相，最大续航里程达850km，不少车迷都开了眼界。

书中的情节，这一刻似乎走进了现实。

只是，与传统锂电池相比，氢燃料电池似乎拥有无与伦比的优势。为何这么多年过去，仍没有进入商业推广阶段？

 

01、成本之困

 

上帝虽总以完美诱惑世人，但祂并未创造过完美的事物。

氢能源也一样。

首要原因，当然是成本。

比如，在日本市场，Mirai的售价为723.6万日元（约36万元人民币），另可获得200万日元的补贴，终端售价523.6万日元，而Mirai本身并不是什么高级车型。

高昂的价格劝退了很多人。

实际上，地球是个氢元素严重匮乏的星球，远低于整个宇宙75%的氢占比。

在我们这方世界，氢气单质几乎不存在，只有化合物，最常见的是水或碳氢化合物。而所谓的氢能源，即纯度较高的氢气，必须从化合物中分离、经过繁琐的制取过程才能获得。所以，在地球上，氢只能作为二次能源。

这便是第一个逻辑陷阱：所谓取之不尽用之不竭，但对其他燃料的依赖性太强。

由此可引申到第二个逻辑陷阱：氢能源是最清洁的能源，但其所依赖的上一级，却不一定清洁。

目前制氢常见技术有三种，煤制氢，天然气制氢，电解水制氢。按照生产来源划分，分别叫“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”。

如今，消耗的氢气95%，来自两种最常见的方法：煤炭和蒸汽甲烷（天然气）气化，重整生产。

前者耗能小，但制备1公斤氢气会排放约10公斤二氧化碳。如果我们要大力发展氢能源，肯定不是朝这个方向。

后者相对环保一些，但每制取1公斤氢气需耗电约11度。最关键的，碳捕集技术目前并没有完全克服。

而如果用电解水制氢，每制取一公斤氢则要耗电约48度，能耗之高让人不禁发出疑问，氢能产业真的有美好未来？

目前我国，虽然决心大力发展氢能源，但在现阶段，因为富煤的能源结构，仍以煤炭制氢为主。

除了上游制氢难、贵，中游的运输也是个大问题。

没错，除去核燃料，等质量氢的发热值是所有燃料中最高的，约为煤炭的6倍，乙醇的4倍，汽油的3倍。

但作为质量最轻的元素，氢气的密度太低。常温下，氢气的能量密度仅为天然气的三分之一。所以，氢气基本可以从任何容器中逸出，如何封装、储存，就成了老大难。最常见的方法有两种。

一是低温储氢，当将氢气放在-253摄氏度时，气氢变身成功，成为液氢。除了降温，要维持储氢罐体内的温度，这样就需要巨大能耗，也就是说相当于用直升飞机运输一筐廉价水果，根本得不偿失。

二种储氢方式是高压气态储氢，目前其质量储氢密度大约为4.0～5.7%。从技术成熟方面来看，高压气态储氢最成熟、成本最低，也是现阶段主要应用的储氢技术，基本能与传统加油方式相媲美。尽管这种储氢方式比较稳妥，但是对于更高的车载储氢要求如储氢量、安全性等问题，尚未有合适的解决方案。

目前国内在储氢瓶布局的企业并不多，毕竟技术难、成本高就算了，更关键的是在上下游都难有话语权，属于典型的脏活累活。

此外，目前在氢燃料电池的生产中还有一个很大的资源限制：铂。

当然，也不仅是氢燃料电池，其他燃料电池的催化剂也用铂。

铂矿在全世界的分布却极不均衡，南非占世界铂的总储量的90%，产量也是遥遥领先。中国的铂资源只占0.58%，也就是说，我们想大规模发展氢燃料电池，就需要大量进口金属铂。

如果制氢催化剂技术不变革，可以想象得到，我们原来依赖石油，以后换成了铂，那氢燃料汽车可以说就是移动的“奢侈品”。

最后，氢能源车全面普及的另一个必要条件，要大量兴建加氢站。

加氢站有三个类型，分别是外供氢高压氢加氢站、外供氢液氢加氢站、站内水电解制氢加氢站。

我国加氢站以高压氢气加氢站为主。比如，去年11月18日，全国首座高速服务区加氢站正式落户山东，占地1640平米，耗资1160万元。

由于氢的物理特性，储运困难，氢能的基建设施尤其昂贵。设备成本在当中占百分之80左右，其中绝大多数又是花在了氢气的压缩、储存和冷却、加注系统上。

这种高投入，最终落到消费者身上，就是一笔沉重的负担。

有人测算过，将产能到耗能的全过程纳入成本测量后，氢能的消费价格远高于电能。也就是说，仅基建等方面导致的非能源成本，氢能消费者就需要比电能支付2倍以上的价钱。

总而言之，氢能产业如今的现状就是制氢贵、储氢贵、加氢贵、用氢也贵。归根结底，在于“贵”字。

甚至，贵也不是全部。

 

02、技术枷锁

 

氢作为汽车能源，首次被摆到国际舞台上，还得追溯到70年代。

第一次石油危机结束后，美国马上成立了国际氢能协会，探索燃料电池技术的开发。当年，通用汽车最早提出“氢经济”概念，希望利用氢的化学性质实现清洁能源的循环利用。

到90年代，《联合国气候变化框架公约》面世，引起了全球对气候变暖的关注，发达国家开始耗费重金寻求氢燃料电池车技术突破。

只是，随着后来国际油价回落，关于温室效应的课题关注日少，各方对氢能的热情也渐渐冷却。

所以，一晃眼半个世纪过去，氢能源仍然处在商业化前夜。

在氢能源汽车领域始终保持当初热情者，也只剩下日本。

2017年4月，在“氢能源阁僚会议”上，安倍晋三郑重宣布：“我们要领先全世界，创造一个氢能源社会！”

日本也是首个以此为目标的经济体。

只是在建设的步伐上，近乎龟速。

2021年7月，日本经济产业省（即商务部）公布的能源政策中提到，计划到2030年，要让氢、氨等新燃料的发电量占到总量的1%。

这与安倍豪情万丈的“氢能源社会”目标，相差可谓十万八千里。

在全球化的时代，一个产业要发展起来，需要各个国家在生产、运输、应用至消费各个环节通力合作，才能打造出一套完美闭环。

这就是最大的问题，日本自己一厢情愿地扎进氢能源汽车，最重要的中美市场却不跟进。

先不说一亿多人口的市场能不能玩得转。单看日本的人口结构，平均岁数在45岁以上的国民，整体上早已过了尝试新消费的劲头，更不会有冒险的狼性精神，对新产业的发展自然而然就钝化了。

这样的市场是撑不起氢能源发展的。

所以，纵使从上游的制氢技术，到中游的运输、储存，再到下游的加氢站、电池制造等全产业链，日本都牢牢把握着先发优势，但也做不大。

这也是为什么，丰田会在2015年公开5680件非核心专利，供全世界厂家无偿使用。为的就是活跃市场。

和当初马斯克的意图类似。

但无论如何，时至今天，日本的氢能技术说是独步天下，也并不夸张。全球接近70%的氢燃料汽车专利都掌握在其手中。

仅丰田一家公司，就拥有超过2.5万件专利，在系统控制、高压氢气罐、电解质膜、发动机电池装置等方面，都占据着垄断地位。

可以这样说，目前氢气电池燃料FCV的核心技术专利几乎百分百掌握在日本、德国和美国的车企手中，我们想要弯道超车，其实并不容易。

至少在现阶段，国内厂商的核心零部件基本依赖进口，做的大多是些集成组装工作，面临被卡脖子的困境。

比如莫过于气体扩散层材料——碳纤维纸。

在燃料电池进行化学反应供能的过程中，氢燃料电池气体扩散层（GDL）起到了极为重要的作用——它不仅是气相反应物和液体水的运输通道，也是反应后生成的热能和电能的传导通道。

但这种至关重要的材料，核心技术在日企东丽公司手中，其产量高达5.37万吨。而中国的该技术，尽管在2020年实现了突破，但如江苏恒神、中复神鹰等龙头企业，产量也只达到5000吨、8000吨，与之根本不在一个量级。

再具体来看。

上游。我国是世界第一制氢大国，尽管大多是灰氢和蓝氢，但技术目前相对成熟，不存在卡脖子问题。

中游。有分子态、液态和固态技术等储运，目前较成熟的是气态，液态主要用于航空航天领域，固态则是最有潜力的方向，也是未来燃料电池和储运的终极答案。日本在这个领域全面领先，我们目前加氢站的关键设备基本都依赖进口。

貌似只有惠普股份在加氢机和氢气压缩机等方面，打破了垄断。

厚普股份70MPa加氢机，来源：公司官网

下游是最卡脖子最严重的，主要有电堆、双极板、膜电极、质子交换膜、扩散层，以及汽车里必需的氢循环泵、空气压缩机等八项技术。

总体而言，当前的氢燃料电池，基本与5年前的电动汽车相似。

就目前看来，尽管入局其中的企业很多，但真正颠覆式创新的技术很少，更多仍是在应用中迭代，在成熟理论上做应用创新，比发力底层技术的收益更大。

简而言之，这些公司看似进入了一个新兴行业，实际上依赖的仍是传统行业的经验技术。

如果仍只是单纯追求整车生产的组装厂的投产，并急于达成在2030年生产100万台的氢能源汽车的目标，很可能就会重复当年的“拿市场换不了技术”的弯路。

当然，对于这种未来技术，到底行不行，主要取决于国家意志，取决于国家需要的进度。

就像当年一样。

 

03、势在必行

 

有人说，并不是比亚迪在新能源领域比丰田强，只是因为比亚迪背后是中国。

这是有道理的。

1992年，已是耄耋老人的钱学森先生给时任国务院总理邹家华写了一封信，建议大力发展电动车，“要组织力量，中国有能力跳过一个台阶，直接进入汽车的新时代。”

这个新时代，也就是我们现在看到的电动车时代。

从某种程度而言，只有新能源转型成功后，中国经济才可能摆脱对房地产的重度依赖。

今天回首再看，这个目标已经接近实现，产业中涌现出多家十倍大牛股。

我们的汽车产业也终于弯道超车，取得了难得的地位，此时肯定要乘胜追击，扩大我国市场的影响力。

氢能源是未来确定的增量方向。

毕竟，从终极方向看，锂电池属于过渡产品，为的是应对石油问题，就好像5G一样。而氢能源即便成本再高，也必须跟上，没得选择。

“日本人发明了锂电池，韩国人把它做大，中国人把它做到世界第一。假如我们不是世界第一，我们没有存在的价值。”

曾毓群道出了中国在锂电产业上的野心和骄傲，而对于氢能源产业，中国同样是雄心勃勃。

2019年，氢能源被首次写入《政府工作报告》，随后便出台了《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》，根据规划，力争到2030年实现加氢站数量1000座，燃料电池车200万辆。

传统能源企业和新能源企业纷纷响应，中石化和隆基分别为两大阵营中的先锋。

比如隆基，从2018年就开始关注和布局可再生能源电解制氢，近三年来都在持续研究，在电解制氢装备、光伏制氢等领域已经形成了技术积累。

而在碳中和的趋势下，可再生能源电解制氢有望成为最主要的制氢方式，市场需求和发展空间也进一步打开。

今年以来，国内的氢能产业，突然走上快车道，一路狂奔。

3月，《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》重磅出台，给整个行业带来期盼多年的顶层设计。

伴随近期国家和地方对氢能的政策鼓励，江苏神通、亿华通、上汽集团、长城汽车、海马汽车等多家产业链上市公司加速驶入氢能赛道。

这个时候，恰逢俄乌打得不可开交，化石能源的供需格局陷入动荡，本就在双碳议题中被捧红的氢能，热度再次飙升。

所以，在未能攻克成本问题的当下，氢能源的魅力，并不在于其是否廉价，而在于打开了真正进入清洁能源的数字电气化科技时代。

这种能源科技普及，也许并不亚于当年蒸汽轮机的蒸汽革命。

 

04、结语

 

把大象关进冰箱需要分几步？这是一个经典笑话。

然而在今天，我们不得不对着能源产业问，把氢能送进汽车里需要分几步？

当笑话成为现实，便不那么好笑了。

氢能产业，很简单也很复杂。上文介绍得很清楚了，从制取到使用的每一个环节，都是高山仰止。

当然，难题也代表着机遇，谁能率先解决产业痛点，谁就能先一步踏上新时代的游轮。

丰田章男泽不止一次强调氢能才是终极能源。只是在马斯克眼里，氢动力汽车是一个“愚蠢得令人难以置信”的想法。

站在商业竞争角度，出现这两种极端的理念并不奇怪。但从客观现实来看，两人的观点其实都是错的。

在未来，氢能源必然是新能源大家庭的重要补充，前提是完成有效降本。尽管有政策的支持，但行业目前的能见度和确定性都不高。

前途是光明的，但道路也一定是曲折的。用投资的话来说就是，氢能源是风口，但现在还不是炒作的时候。

正如火箭科学家罗伯特祖布林，曾在《能源的胜利》一书中谈到后石油时代的未来：“氢只有在最坏的情况下，才可能成为汽车的能源”。

最后，送大家一句话：

等不起三年五年，别买氢能源。

全文完。

 

参考资料

[1] 氢舟已过万重山，《中国远洋海运》2022

[2] 瓶颈不除,氢重不得，《中国石油石化》2021

[3] 日本寻求打造全球化氢能源供应链，《新华每日电讯》2011

[4] 氢能新世界——我国氢能产业发展现状、困境和对策，《中国石油企业》2021

[5] 日本“氢能社会”建设经验及对我国的启示，《日本研究》2021

[6] 日本半导体产业发展得失以及对中国的启示，《中国经贸导刊》2018

[7] 氢基站备电产业困境，《能源》2014

[8] 运用智慧能源破解5G基站高耗能难题，《国际融资》2019

[9] 氢能源替代石油能源产业的可能性探讨，《节能与环保》2018

[10] 《氢的未来》——国际能源署发布重磅报告，《化工时刊》2019