燃料电池的能源成本很高

火电综合能效为35%，其中废热损失60%。燃料电池发电的效率为40%，可利用热能40%，电和热总效率80%，所以燃料电池最佳应用场景是热电联供。但是燃料电池用于汽车动力，这40%的热是没有办法回收的，能效只有40%。

电解水制氢一立方氢气需要3-5KW h左右的电能，电解水制1公斤氢耗电约35-55KW h左右（11.2立方氢气为1公斤）。氢气需要在21K（零下253摄氏度）时才能液化，液化1公斤氢气需要11～15度电左右。加氢机每加1公斤耗电量约在0.8度以内。

1公斤氢气的热值约当于33KW h电，氢燃料电池电堆发电效率一般在40%～60%区间工作。一般按照50%效率计算，1公斤氢气可发电发电在16度左右。

总算下来，氢电解每公斤耗电35-55KMh，液化每公斤耗电11-15KWh，相当于每公斤耗能46-70KWh，运输损耗13%，不算其它，每公斤氢可发电14KWh，实际能销只有20%-30%。

网络上还要另一种算法：火力发电效率40%，电网传输效率90%，电解水制氢效率50%，压缩储运效率80%，燃料电池效率50%，锂电池效率90%，电机效率90%，最终效率5.83%！

如果从风、光电算起，电解水制氢效率50%，压缩储运效率80%，燃料电池效率50%，锂电池效率90%，电机效率90%，最终效率16.2%。

美国阿贡国家实验室（ANL）是美国能源部下属的国家实验室。它是美国政府规模最大、历史最悠久的科研机构之一，该实验室的前身是曼哈顿工程的一部分。

ANL对丰田Mirai进行了工况测试，测试首先包含三个FTP定义的UUDS工况（城市工况），两个高速工况（HWFET）和两个US06工况。HWFET是一种美国高速工况燃油经济性的标准测试工况，而US06为一种车速较大的激烈工况。

测试结果可以看到，工况越缓和，燃料电池电堆和燃料电池系统的效率越高。工况对电堆效率的影响较小，而对系统效率影响较大。激烈的US06工况下，相比UDDS，燃料电池电堆的效率下降仅约3%。而工况的变化使燃料电池系统效率下降了近23%。

汇总了测试结果后，可以得出Mirai的效率-功率曲线。如下图所示，可以看到，功率越低，燃料电池系统效率与电堆效率越接近；功率越高，燃料电池系统效率与电堆效率相差越大。全功率区间内，电堆的最大效率为66%，而燃料电池系统最大效率为63.7%。

在25%电堆功率时，系统效率为58%，电堆效率约61%。到峰值功率，电堆114kW时，电堆效率会下降到约49%，而系统效率则仅剩约40%。从空压机和DCDC效率曲线的变化可以看出，后面系统效率的降低，主要是因为DCDC的效率降低以及空压机的功耗迅速增加。当然水泵，氢泵这些也会增加一些消耗，但是这些零部件功耗较小故对系统效率的影响比较小。

与混动车、燃油车的效率及能耗对比

如上图，将Mirai作为燃料电池车的代表，与其他类型的车放在一起比较，可以看到不同动力系统车辆的效率区别（见前文，由于车辆效率计算公式的原因，把能量回收也算进来，故纯电车会有超过100%的情况）。与混动汽车（25°C下平均45.7％）和传统车辆（25°C下平均23.5％）相比，燃料电池车具有显著的车辆效率优势（25°C下平均62.2％，而混动45.7%，油车23.5%）。

Mirai是一种小电池-大电堆燃料电池混动车，其车辆系统除去燃料电池的话，基本和纯电池车一致（毕竟都是电驱动车嘛）。因此，燃料电池车辆效率是基于电动汽车效率的（即燃料电池系统看做一个发电的电池）。

因此，与动力电池车辆相比，燃料电池车会具有较低的车辆效率。另外，值得一提的是，虽然效率低一些，燃料电池车效率对温度条件不像动力电池车那么敏感（如上图红框所示）。

如上图的燃油经济性测试，从测试结果看，Mirai的能耗水平（2.044 MJ/英里）远远强于燃油车的马自达3（3.996 MJ/英里），稍强于混动的普锐斯（2.102 MJ/英里），但相比纯电普锐斯落后（0.817 MJ/英里）。

燃料电池适用于商用车

普华永道思略特《氢能源行业前景分析与洞察》认为，货运等重型交通运输提供了大量使用氢燃料的市场机会,其消费量足以产生规模效应。

大型车队和固定规划的运输路线有助于避免在短时间内大规模建设加氢站网络。尽管部分汽车制造商对轻型汽车进行了大量投资,但仍然面临巨大挑战,例如在私家车领域,更便宜的低碳电动车已经面市。由于汽柴油成本通常高于其他行业中使用的天然气成本,因此氢气有望在交通运输领域率先获得成本优势。

燃料电池适合于电厂调峰，或应急发电。

在日本氢规划中，在运输领域的应用为“燃料电池卡车的开发和商业化。”其次是小型船舶、牵引车、火车、垃圾车。

丰田在技术说明会上没有把氢气驱动的轿车放在显著地位，在说明会的资料中，轿车归类在小型商用的项下，而且字号极小，似乎有意避免关注，而且家庭用汽车又不包括在消息商用车、轿车之内。

大众汽车集团首席执行官赫伯特·迪斯在接受媒体采访时说“你们不会看到任何氢能源的乘用车，在大规模市场中应用氢燃料电池技术的想法太过乐观了，10年内都不可能，因为这背后的物理学逻辑不合理。”

马斯克在推特上表态：氢燃料电池是“智商税”，用在汽车上是一个愚蠢的选择。

清华大学车辆与运载学院教授宋健认为，当前制氢、储氢、运氢等方面都面临着成本过高问题。以日加氢量500千克的35兆帕外供氢加氢站为例，建设成本就高达1200万元左右，这还不包含土地成本；而建同样规模的充电站，成本不到其十分之一。

氢燃料电池车本身的成本也很高。在氢燃料电池车动力系统中，燃料电池系统造价约占总成本的三分之二，加上其他氢气储存和配件成本，制造一辆氢燃料电池车的成本几乎是同级纯电动汽车的两倍。奔驰母公司戴姆勒宣布终止氢燃料电池驱动乘用车计划，就是因为制造氢燃料电池乘用车的成本太高。

在能量转换效率方面，氢燃料电池车也不如纯电动车。大众汽车集团发布的数据显示，在能量转换方面，纯电动车从其他能源转换到电能，全程效率比为70%至90%；氢燃料电池车则需要从其他能源经过电解、压缩和液化等多个流程，最终效率比只有25%至35%。较低的效率比意味着汽车使用成本增加。

       原文标题 : 丰田战略难题之三：氢是很复杂的问题（下） | 贾新光汽车评论