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隨著環(huán)保意識的增強，新能源近幾年成為人們最常接觸的話題。以鋰電為代表的新能源汽車，銷量不斷攀升，逐漸取代傳統(tǒng)燃油車。各國陸續(xù)推出停售燃油車時間表，在我國很多大城市電動車不限號不限行，新能源成為最火熱的賽道之一，新能源板塊托起半個股市。

今年7月，國家發(fā)布了3條氫能相關(guān)文件，地方18省市發(fā)布了33條政策?？傮w來看，在“雙碳”背景下，除了鋰電，氫能也是另一種新能源的代表，最近也乘著政策的東風，后起直追。

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鋰電和氫能目前均發(fā)展較快

2022年6月，新能源乘用車產(chǎn)量56.4萬輛，銷量53.2萬輛，同比增長130.8%，環(huán)比增長47.6%。2022年上半年，鋰電新能源汽車合計滲透率超20%，動力電池裝車量同比翻番。

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年上半年，新能源汽車銷量259.15萬輛，同比增長117%。新能源汽車產(chǎn)量265.36萬輛，同比增長118%。新能源汽車滲透率21.5%，同比增長12.2%。動力電池裝車量110.12GWh，同比增長110%。動力電池產(chǎn)量206.45GWh，同比增長176%。

相比鋰電，氫能目前市場很小。截至2021年，全球主要國家氫燃料電池汽車保有量約5萬輛，中國占比約18%，保有量約9000輛。2022年上半年，我國氫燃料電池汽車增長較快。2022年6月，氫燃料電池汽車產(chǎn)量為527輛，銷量為455輛，同比分別增長18.7%和67.3%，環(huán)比增長117％、342％。今年1-6月，中國氫燃料電池汽車產(chǎn)量超過1500輛，銷量接近1400輛。

7月25日，國內(nèi)首款氫燃料電池轎車長安深藍SL03正式上市。作為國內(nèi)首款量產(chǎn)的氫燃料電池轎車，續(xù)航里程達730km，可實現(xiàn)3分鐘超快補能。之前，廣汽集團發(fā)布了全新的氫能源動力系統(tǒng)，并發(fā)布全新的氫能源MPV概念車綠境SPACE。據(jù)悉長城汽車已完成對燃料電池乘用車的產(chǎn)品規(guī)劃，并計劃以獨立品牌推出。

北京冬奧會期間共運行了超過1000輛氫能源汽車，車輛由豐田、北汽集團、福田汽車、宇通客車等車企提供，車型包括大巴、公交、轎車、特種車等。這是氫燃料電池汽車第一次在超低溫、長距離、高頻率的環(huán)境下大規(guī)模使用。


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二者工作原理簡介

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負載到達陰極。

氫能源車是將氫燃料儲存在儲能罐，通過與外部空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生電力并通過電驅(qū)動電動機，再驅(qū)動汽車。例如，豐田Mirai就是用上述氫燃料電池的技術(shù)驅(qū)動。氫能源燃料電池對環(huán)境無污染，如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的，整個循環(huán)不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放。

鋰電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。充電時，負極嵌入的鋰離子越多，充電容量越高；放電時，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。

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鋰電和氫能的比較

能量利用效率

鋰電池和燃料電池都是利用電，但鋰電池是直接用電，而氫還需要通過電轉(zhuǎn)化而來，因此氫作為二次能源，能量利用效率低于鋰電池。馬斯克看不上氫燃料電池，也是因為這個。

能量密度

能量密度越高，續(xù)航里程潛力越大，負重的潛力也越高。常用能源中，能量密度（比能）大致為：氫燃料（142Mj/Kg）>天然氣（55Mj/Kg）>汽油（46Mj/Kg）>煤（30Mj/Kg）>鋰電池（一般不超過1.8Mj/Kg）。

氫燃料電池能量密度大，重量輕，續(xù)航里程普遍更遠。比如豐田Mirai第二代，可以做到充氫3分鐘，續(xù)航850千米。鋰電池純電動汽車則根據(jù)電池容量的大小決定，隨著技術(shù)進步，續(xù)航里程不斷提高。氫氣加注比充電快，乘用車加氫一般需要3-10分鐘，鋰電池充電一般需要半小時以上。

環(huán)保節(jié)能

氫燃料電池在使用壽命結(jié)束后，并不會對環(huán)境造成污染。氫燃料電池中催化劑使用貴金屬鉑，其存在于整車的氫燃料電池中，且因鉑的化學屬性，相對容易回收。

鋰電池含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物，必須要進行回收處理，如果回收不當，會造成環(huán)境污染。廢舊鋰電池的資源化回收工藝復雜，流程長，能耗高，在資源化回收過程中會產(chǎn)生較多的污染物。并且鋰電池相對分散，大家對廢舊電池回收意識比較薄弱，所以目前鋰回收還處于產(chǎn)業(yè)化的早期階段。

現(xiàn)在很多觀點認為，純電動汽車只是在使用周期階段是零排放的，但是整個生命周期中并非零排放。

基于我國現(xiàn)有的煤電為主的結(jié)構(gòu)，上游原材料供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中碳排放占到70%以上。從原材料和整個產(chǎn)業(yè)鏈看，鋰電和氫能都不是零排放。從整體產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，氫燃料電池可以實現(xiàn)接近零排放。目前氫的來源主要分為綠氫、藍氫、灰氫，如果實現(xiàn)綠氫，則可以接近零排放。但燃料電池和鋰電池的污染均主要集中在上游，比起處理分散的汽油車尾氣排放，上游的集中治污更容易。

資源依賴

鋰資源的總量分布有限，地殼豐度為0.006%。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計，全球的鋰資源分布不均，主要分布在智利、中國、阿根廷、澳大利亞、玻利維亞等國。中國的鋰資源儲量雖然相對豐富，但受限于開采技術(shù)和成本仍高度依賴進口。鋰資源短缺的局面讓動力電池廠商面臨著考驗。隨著鹽湖提鋰技術(shù)，以及鈉電池、固態(tài)電池等技術(shù)的發(fā)展，這一情況將得到改善。

氫氣在整個工業(yè)體系里面很豐富，包括工業(yè)副產(chǎn)氫、煤制氫、天然氣制氫等，足以支持早期的氫能源供給。水通過光分解可制得氫，水的儲量大且低廉，氫燃料燃燒后又生成水，是一種燃燒無害的清潔能源。隨著光伏電解水制氫、太陽能制氫等技術(shù)的突破，制氫成本越來越低，氫的來源也會愈加環(huán)保。

但氫燃料電池需用貴金屬鉑做催化劑，鉑的全球儲量有限，我國儲量并不豐富，這一定程度提高了氫能源電池的價格。隨著技術(shù)進步，鉑的使用量減少，催化劑中鉑的替代品不斷被研發(fā)出來，這一問題亦將得到改善。

安全性

今年7月22日，藝人林志穎駕駛一輛特斯拉發(fā)生車禍。林志穎駕駛特斯時突然右偏撞上路邊隔離帶，車輛起火。姑且不論是否為車輛缺陷問題導致，實際上隨著新能源汽車銷量不斷攀升，電動車碰撞后起火事件時有發(fā)生。鋰電池作為封閉的能量體系，從原理上高能量密度和安全性很難兼容。

鋰電池是一個高能量體，其安全性問題主要集中在燃燒或爆炸。在運行過程中如果出現(xiàn)一些小故障，小故障不斷積累導致安全風險變大，因此運行中的安全監(jiān)測很重要。當鋰電池因故短路時，內(nèi)部溫度升高，電池正負極、電解液、隔膜間將發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量與氣體，到一定程度就會引起電池著火。電動汽車起火主要原因之一即外部碰撞，碰撞后容易起火是新能源電動車的特征。比如工信部組織制定的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中規(guī)定，電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時間。

氫氣的安全性也一直被人們關(guān)注。雖然研究表明，氫氣的安全系數(shù)比汽油高，但在很多人眼中，儲氫罐就像一個炸彈。在氫燃料汽車和汽油車的對比試驗中，由于氫氣的密度很低，溢出后會迅速上升并擴散，即使著火，也會發(fā)生在氣源上方，遠離車內(nèi)乘員。

對于氫燃料來說，泄露與控制是其電池系統(tǒng)安全隱患的主要來源，鋰離子電池的安全隱患則主要來自于不易控制的化學反應(yīng)。鋰電池的化學反應(yīng)速度快，控制難度要高于燃料電池。但如果遇到極端劇烈碰撞，燃料電池的危害程度可能會更大。任何能源都有一定的安全性問題，隨著技術(shù)進步，高安全性會不斷提高。

性價比

買車成本方面，傳統(tǒng)汽油車主要為發(fā)動機，純電汽車主要為鋰電池，氫能源汽車主要為電池組和高壓儲氫罐。用車成本方面，主要為油價、電價和制氫成本。

配套建設(shè)和用車便利性方面，加氫站建設(shè)成本遠高于加油站和充電站。充電站現(xiàn)階段依托現(xiàn)成的電網(wǎng)系統(tǒng)，只要鋪好充電樁就可以獲得能源，配套成本很低。但如果大規(guī)模推廣，現(xiàn)有電網(wǎng)的容量冗余用盡后，亦需要配套投入和擴容。充電站要提高利用率和用戶便利性，必須快充，那么需要同步建設(shè)變電站等配套，對現(xiàn)有電網(wǎng)負荷造成一定沖擊。充電站將配套成本部分外部化給了電網(wǎng)，這是其優(yōu)勢。

就目前的技術(shù)程度，無論是氫燃料電池還是鋰電池，價格都要高于傳統(tǒng)的汽油車。特別是氫氣的來源、存儲以及安全使用等條件的復雜，導致氫燃料電池成本居高不下，短期內(nèi)難以取得優(yōu)勢。但結(jié)合氫燃料電池和鋰電池發(fā)展的階段來看，未來隨著技術(shù)進步和商用化規(guī)模擴大，氫能成本下降空間可能更大。

這些年，鋰電池的價格在技術(shù)和商業(yè)規(guī)模的驅(qū)使下，價格實現(xiàn)了成倍下降。常識告訴我們，氫氣比電易于儲存，這是其屬性決定的。這種特性決定了大規(guī)模生產(chǎn)和使用時，氫能的成本下降空間更大。規(guī)模越大，儲氫越具有經(jīng)濟性。氫燃料電池是適合進行大工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，只要產(chǎn)量達到一定規(guī)模，成本下降會很快。過去三年間，氫燃料電池的發(fā)動機成本已經(jīng)處在一個快速下降的狀態(tài)。

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