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內容導航：1、氫燃料發動機需要電池嗎：都說氫能汽車好，日本和德國都在搞，為何美國這次如此淡定？2、氫燃料發動機需要電池嗎，氫燃料車真的是移動的氫彈嗎

1、氫燃料發動機需要電池嗎：都說氫能汽車好，日本和德國都在搞，為何美國這次如此淡定？

豐田汽車近期總在“搞事情”，在很多國家的不同場合里給汽車電動化唱反調，在其本土市場里一度直接威嚇日本政府，要求其必須支持豐田的油電混合和氫燃料汽車，否則就將要“如何如何”。

德國有些車企也在搞氫燃料汽車，韓國也不例外，那么為何在同一個利益陣營里的美國這次卻沒有態度，甚至通過馬斯克表達出了對氫能汽車的不屑呢？其實這才是合理的結果吧。美國人是無利不早起，對于不符合自身利益需求或不具備未來長遠發展空間的技術，其必然是不看好的。

氫燃料汽車發展的前提是什么？

這個前提用大白話來描述的話，那就是“有用不完的電才行”。

氫燃料汽車本身就不是內燃機車或外燃機了，說白了就是不通過燃燒氫氣來轉化機械能；而是通過氫燃料電池堆以“氫氧發電”的方式來獲取電能，在電池堆里發電的損耗很大，比例相當于現在一般內燃機的熱效率。

電動汽車行駛一百公里大約需要20kwh左右的電能，除非小微型車到緊湊級會略低一些。

燃料電池堆轉化出20kwh左右的電能需要大約一公斤左右的氫氣，尷尬的是制取一公斤的清潔氫能所需要消耗的電能會達到60kwh左右。

氫燃料汽車本身不是內燃或外燃機車，那么它要用什么類型的發動機呢？

氫燃料汽車的本質是電動汽車，依靠電池組供電，依靠電控單元控制，依靠電動機驅動。

普通增程車，內燃機＋三電氫燃料電池，氫燃料電池堆＋三電

普通增程車參考理想L7/8/9，問界M5/7，嵐圖FREE/夢想家，哪吒S或定位低一些的深藍SL03等，這些車都是內燃機的增程車；其中尺寸最小的中型轎車SL03，其最低荷電油耗大約為5L/100km。

一升油可以換算為三度電，其耗電量也就是15kwh（度）左右；而如果要用氫燃料電池來發電的話，其背后所需要消耗的電能就要高達接近45kwh左右，如果折算為燃油的話，那就相當于15L/100km左右的耗油量嘍。

制氫的損耗過大，除非有用不完的電能，而且發電的成本超級低，否則“用電制氫，用氫發電”的成本都過于高了；而除了電解水制氫能達到清潔，其他的制氫方式都要依托煤炭、石油和天然氣，這些常規能源在使用過程中都有排放，所以并不環保；重點是汽車之所以要電動化，其初衷主要是降低對不可再生的常規能源的依賴程度，以達到能源安全，那么氫燃料汽車似乎從哪個角度來看都不是那么的理想。

最后一個問題：為什么要“增程”？

如果電動汽車的真實續航里程都能達到500公里左右，包括10萬以內的普通代步車，此時什么增程器都不需要了；當然前提還有遍地都是充電樁，走到哪都能充電，此時電動汽車就是最佳選項。

反之，還需要增程或插電混動汽車無非是因為部分電動汽車的續航還不夠長，以及充電樁的保有量還不夠大；可是這兩個問題都能解決，續航是通過動力電池類型的多樣化來推動增長，也就是降低電池的制造成本即可推動續航增長。新能源汽車的保有量增長多少，充電樁的保有量就會倍數級增長，其實現在的充電樁就已經能滿足用戶需求了，只是在節假日的時候會有些供不應求，然而此時的燃油車加油不也得拍長長長的隊嘛。

所以插電混動和增程汽車都只是過渡技術，在電動汽車的兩大障礙克服之后則要被淘汰；那么以豐田為首的車企如此大力鼓吹的氫燃料汽車還有多大的價值呢？其初衷也許是拖慢其他車企電動化的升級節奏，以幫助豐田加速追趕。

編輯：天和Auto-汽車科學島

天和MCN發布，保留版權保護權利

2、氫燃料發動機需要電池嗎，氫燃料車真的是移動的氫彈嗎

氫彈爆炸圖片

氫氣作為一種新型的能源，盡管大眾對其名稱很熟悉，但是對其使用過程中的一些安全保障還不夠了解，部分民眾談“氫”色變，甚至形容氫燃料車輛為移動的“氫彈”，引起這樣的擔憂主要來自于以下幾個基本的認知：

1.國之重器”氫彈“真的是威力無比，一旦投入使用能帶來毀滅性的災難。

2.氫氣的爆炸極限為4%~75%，比較寬泛容易發生燃爆。

3.氫氣分子量小，密度低。容易滲透到存儲材料里面，發生所謂的“氫脆”，氫脆會導致容器脆化，造成破裂或泄露，會引發進一步的災難。

4.車載氣瓶壓力大。35/70MPa,高壓本身會有一定的危險性。在車輛高速行駛過程中發生碰撞等極端情況下可能會發生爆炸等狀況。

以下我們就從這幾個層面展開一些簡單的論述。

一、氫彈。又稱熱核武器，屬于核武器的一種。主要利用氫的同位素（氘、氚）的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞，屬于威力強大的大規模殺傷性武器。核聚變（nuclear fusion），是指由質量小的原子核（一般指氘），在極高的溫度和壓力下核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦），由于中子不帶電，因此能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。車載用氫只有單一的高純氫（一般純度為99.99%以上），不存在氘氚以及核聚變的條件和環境，如果氫彈那么容易制造，也不可能成為“大國重器”了。所以不要再說車載氫瓶是移動的“氫彈”了，就當打個比方都有點兒欠妥。

氫彈模型圖

二、易燃易爆。根據爆炸理論，可燃氣體在空氣中燃爆必須具備以下條件：一是可燃氣體與空氣形成的混合物濃度達到爆炸極限，形成爆炸性混合氣；二是有能夠點燃爆炸性混合氣的點火源。因為氫氣自然界密度最小，具有很強的逃逸性，車輛在空曠的戶外行駛狀態下幾乎是不可能滿足第一個條件的，在空曠的狀態下形不成聚集。但在相對密閉不利于擴散的空間比如車庫等場所，如果發生泄漏理論上存在爆炸的風險。下圖左側車輛為氫氣泄漏著火圖片，右側車輛為汽油泄漏著火圖片。

氫氣和汽油泄漏著火對比圖

三、氫脆。氫脆是指在有氫的環境中，因為氫原子的介入，而使得材料的強度顯著降低的過程。具體形成原因：由于氫是元素周期表中最小的原子，氫原子很容易進入金屬并在晶格中移動，氫原子可以在一些晶格缺陷中重新化合為氫氣分子，氫氣分子的體積是氫原子的26倍，從而在材料內部產生高達1000bar的壓力，從而導致材料的缺陷和延遲裂縫導致材料強度降低。氫脆對于金屬材料來說幾乎沒法避免，但高性能強度的材料如316不銹鋼、鋁合金6061等對氫脆有較好的抑制作用，在III 型氫氣瓶的國標GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》里面明確規定，氣瓶內膽只能用鋁合金6061，并且做出了明確的材料成分要求。IV型瓶的團標T/CATSI 02007—2020《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》明確規定采用聚乙烯、聚酰胺或改性聚酰胺，并對材料與氫氣的相容性做了具體要求；瓶閥座部分則明確采用鋁合金6061或者奧氏體S31603（316不銹鋼）。關于材料的性能在標準界定如下：

指定材料要求

氫脆形成機理示意

四、氫燃料電池車載高壓氫氣瓶的安全。在第二部分提到的兩個規范里面都對氫氣瓶的設計、材料、工藝、公差以及型式認證和合格測試做了明確的定義，常規項目我們不再討論，下面重點說明三項可能和車輛行駛途中意外狀況的情形。題外說明：氫氣瓶閥是個非常重要的部件，進氣、排氣、電磁開關、TPRD等功能集成的一體閥。曾經何時我們都依賴于進口，目前國內研發試制已經有了初步的成果，上海舜華研制的閥門已經獲得德國交通部KBA型式認證；長城汽車的瓶閥已經試制完成，接近量產狀態。

氣瓶安全測試項目表

1.火燒：如表格所示，在規定的時間內升到指定的溫度，瓶閥根據感受到的溫度PRD功能開啟，氫氣自動泄掉為合格。說明：TPRD是閥門由于溫度升高會自動熔斷閥門會打開，讓氫氣自動排空。有效模擬車輛在發生燃燒事故狀態下應急措施的有效性。

火燒實驗參數表

火燒后未發生爆炸

2.槍擊：氣瓶內填充氫氣（或氮氣、氦氣）到公稱工作壓力（35MPa/70MPa），然后直徑為7.62的穿甲彈以850米/秒的速度90度方向射擊（射擊距離≤45m）；或采用維氏硬度≥870HV，直徑為6.08~7.62mm，質量為3.8~9.75kg的錐形鋼制子彈以850米/秒的速度90度方向射擊，射擊能量≥3300J。合規條件為不發生破裂。

槍擊實驗具體參數要求

國內氣瓶槍擊實驗、紅圈處為彈孔

3.跌落：在1.8米的高度，不同的角度，保證在氣瓶在具有等于或大于488J的勢能下撞擊堅硬地面。合規條件為在3000次的跌落循環內不得發生泄漏或瓶體破裂。

跌落要求示意圖

結語：除了以上具體層面的論述外，整體來看它的安全性要優于其他燃料。下圖是四種常見燃料與安全相關的物性對比圖，離坐標中心越遠表示越安全：

四種常見燃料安全物性的示意對比

另外在整車安全設計范疇內在可能出現泄漏以及可能存在氫氣聚集隱患的位置都有安裝漏氫感測器，會根據氫氣含量PPM會做出相應的應急措施。世上沒有絕對安全的東西，我們需要正確認識，嚴格管理，盡可能對可能出現的隱患或失效模式做出預防和管控，在逐步推廣的過程中展示給大眾，證明給大眾氫能源利用是安全的、可行的！

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