中国氢能源发展到什么程度了？

命名为「飞扬」的火炬吸引了众多眼球。除了极具活力动感的设计之外，此火炬还有一个特点 ——采用绿氢燃料，让奥运火炬第一次实现了零碳排放。

「飞扬」火炬

正是通过这把火炬，很多人才第一次听说了氢能，进而听说了氢燃料电池车。实际上，氢燃料电池车并不是一个新概念，它已有半个世纪的技术历史了。

早在1966年，人类就研发出了全球第一款氢燃料电池车Electrovan[1]。虽然这款车看起来一点也不酷，但这套技术却很厉害，被应用到了1971年的登月车上，顺利完成了登月任务。

左:全球第一款氢燃料电池车Electrovan 右:1971年人类登月车

咱们中国研发氢燃料电池技术也有很多年了。2008年我刚保研的时候，课题组的老师与师兄们就围绕几辆氢燃料电池大巴忙里忙外的。就是这几辆车全程服务了奥运会马拉松赛，当时这还是一个新鲜技术，媒体报道此车「行驶平稳、没有噪音、没有尾气」[2]。

清华大学自主研发的氢燃料电池大巴服务2008年奥运会

咱们的亚洲邻居韩国启动氢燃料电池技术的研发则更早一些。早在1998年，现代汽车就设立了氢燃料电池研发部门，并于2000年以圣达菲（Santa Fe）为基础，研发了第一款氢燃料电池车Santa Fe FCEV。

现代汽车第一款氢燃料电池车Santa Fe FCEV

说到这里，大家心中也许会冒出一个疑问：都到2022年了，大街上也见不到几辆氢燃料电池车，说明商业上还不赚钱；既然如此，为什么大家还要提前那么多年、争先恐后地去研发呢？

原因很简单，因为氢燃料电池技术的优点太多了，甚至被称为终极能源技术！相对于传统化石能源，它具有无污染、可再生、高效率三大优势：

无污染：氢气+氧气→水。不仅没有氮氧化物这种有毒气体，就连二氧化碳都没有啊！

不仅仅是运行时无污染，它甚至还能净化空气：氢燃料电池在从大气中获取氧气的过程中，可以净化99.9%的可吸入颗粒：例如，1辆现代汽车氢燃料电池车NEXO每行驶1小时，可净化26.9kg空气，相当于43名成人1小时呼吸的空气量[3]。

可再生：除了工业副产品制氢之外，还能通过煤制氢、电解水制氢等途径，全生命周期效率要优于汽油柴油；当然我们最好的选择还是采用绿氢。虽然退一万步讲，氢能源效率还不如汽油柴油，但氢能源作为可再生能源，对石油对外依赖很强的东亚中日韩来说，依然是很有吸引力的选项。

高效率：氢燃料电池最高效率不受卡诺循环限制，实际效率比内燃机高。

相对于锂离子电池来说，氢具有能量密度高、加氢快两大优势：

能量密度高：氢气的能量密度比锂电池高上百倍，甚至比石油的能量密度更高。

加氢速度快：加氢与加油都只需要三五分钟，体验相仿。如此一来，车主就免去充电等待的时间了。例如现代汽车氢燃料电池车NEXO中国版，只需要加氢3-5分钟就可以续航550km（CLTC-P工况）。

虽然氢燃料电池技术看起来非常美好，但这个领域的研究者一直非常苦涩。有的学者从黑发研究到了白发，还是没看到氢燃料电池大规模量产的一天。

为什么会有这种情况？我认为有内外两方面原因：

内因：氢燃料电池技术本身的关键技术难，需要达到技术临界点。

外因：氢能是一整个体系，需要外部环境的天时地利人和。

今年进博会上，在现代汽车集团展台可以了解到氢能的最新进展，我感觉氢能的时代马上就要到了！

第五届进博会的现代汽车集团展台

一、进博会上的现代汽车集团展台

进博会上，现代汽车集团的展台面积比较大。据发布会介绍，现代汽车集团连续4年都是进博会上参展面积最大的汽车品牌展台，由此可见对中国市场的重视。

展台总共展出了5款车型，2款纯电、1款进口、2款氢燃料电池车。摆在展台C位的是NEXO中国版，而氢燃料电池重卡XCIENT Fuel Cell则占据了展台最大面积。除此之外，还展示了HTWO氢燃料电池系统，并以一块超大的展示墙介绍现代汽车集团的氢燃料电池研发历史。可以看出，氢能是这次进博会现代汽车集团的展示重点。

我最为关注的肯定是那辆NEXO中国版，因为它即将在今年年内正式在中国推出。

第五届进博会现代汽车集团展台上的NEXO中国版

在工信部《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》(第五十七批)中可以清晰地看到[4]，NEXO中国版是氢燃料电池车型中的唯一一款乘用车。国内消费者对这款车可能还不太熟悉，实际上它是目前最畅销的氢燃料电池车，截止2022年9月全球销量突破了3万辆。

NEXO中国版登上《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》

展台中间展示了现代汽车最新的氢燃料电池系统。它看起来像个发动机，实际上工作起来是与电池类似的电化学过程。这时候，普通消费者就有点迷惑了，那究竟应该从发动机角度按排量、按马力来评价性能呢，还是从锂电池角度按能量密度、电池容量来评价呢？

实际上各企业的技术进步日新月异，评价氢燃料电池系统的性能参数很多，预研阶段、样机阶段与量产阶段的性能差距也很大，横向比较较为困难。因此不如快刀斩乱麻，咱们直接比较量产车上的氢燃料电池系统性能差异吧，这样比较最为客观公正！

现代汽车于2013年推出的ix35 FCEV氢燃料电池车是全球最早的量产氢燃料电池汽车。2018年推出氢燃料电池量产乘用车NEXO，搭载了第二代氢燃料电池系统，从全球范围来看，它在续航距离、储氢水平、电机功率等关键性能上都均占据明显优势 —— 这正是东亚玩家「卷」起来的一个表现吧！

我家附近就有一个加氢站，每次跑步的时候都会路过。最近，前来加氢的氢燃料电池车越来越多，有时候竟然还要排队加氢。看来，氢燃料电池车真的离我们越来越近了。

除了乘用车NEXO中国版之外，还有一辆全球首款量产的氢燃料电池重卡XCIENT Fuel Cell亮相第五届进博会现代汽车集团展台。

你可能会好奇，氢燃料电池系统工作起来很温和，能带得动这个大家伙吗？ 实际上，氢燃料电池重卡本身也是混合动力汽车：氢燃料电池系统发电充给电池，通过电机来驱动重卡。

氢燃料电池重卡的工作原理

相对于纯电来说，氢燃料电池的优点在重卡上发挥得淋漓尽致：

长续航vs占用运力：电动乘用车2吨重，坐人载货最多400公斤；重卡不一样，得装个几十吨货拉走，这就需要超级大的电池。但电池本身也重，占用运力，赚钱效率又低了；电池还比较贵，初期成本高，也更难赚钱。氢燃料电池就没有这个问题，因为氢气的能量密度远超电池。

氢的能量密度比锂电池高很多，可以装载更多货物

补能速度：重卡电池容量太大，乘用车的「10分钟充200公里」在重卡上行不通。乘用车大部分时间闲置，慢慢充电也可以；商用车不行啊，作为赚钱机器一般是两班倒不停地开，要是充个10小时的电，相当于运力减一半，划不来啊！但是氢能源电池重卡可以解决这个问题，重卡加氢也只需要8-20分钟。

加氢速度比充电速度快很多，对重卡来说可以行驶更多距离

现代汽车集团在「氢能愿景2040」中提到，将在2028年率先成为全球首个旗下所有商用车型均搭载氢燃料电池系统的汽车制造商。 在现代汽车集团2021年的氢之日发布会中，我对其中一个叫做Fuel Cell e-Bogie的概念产品非常感兴趣！

Fuel Cell e-Bogie是什么呢？ 我认为可以将它理解为商用车的滑板底盘，两个e-Bogie承载一个集装箱，可以实现蟹行模式。

e-Bogie的蟹行模式

当然，也可以实现后轮转向，这让集装箱的货运灵活性大大提高：

e-Bogie的后轮转向

大家也注意到了，e-Bogie作为滑板底盘根本没考虑驾驶员的位置，这是因为它具备L4级别的无人驾驶能力。例如下面多个e-Bogie组成的车队跟车场景，就像多节车厢连接在一起的火车一样。这样行驶不仅安全，还可以减少跟行车辆的风阻，从而实现节能。

e-Bogie的无人驾驶能力

此外，在氢之日发布会上，现代汽车集团还展示了氢能混动跑车概念车Vision FK、救援无人车（Rescue Drone）新型氢燃料电池概念车、移动型加氢站（H Moving Station）、可为处于偏远崎岖地区的车辆提供充电救援的应急救援车（RHGV）等一系列面向未来的氢能产品。

现代汽车集团还提出了一个伟大的目标，到2040年，氢能将不仅适用于交通运输，还将更广泛地应用于不同行业和领域，例如生活、工业等领域；致力于让“每个人、每件事、每一处”都能轻松地使用氢能。

在我看来，现代汽车集团就像是“氢能领域的特斯拉”一样，用20多年的技术研发，直击氢能出行领域的本质，以一流的氢燃料电池系统为基础，不断扩展应用场景，不仅是一个氢燃料电池车的生产企业，更将成为环保移动出行领域的解决方案供应商。通过氢能技术的广泛应用，为全人类以及地球提供切实可行的可持续发展解决方案。

二、氢能进入高速发展期

今年的进博会上，现代汽车集团为什么把重心放在了氢能上呢？答案也很简单：中国的氢能即将进入高速发展期！

今年3月23日，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，为氢能产业的高速发展指明了道路。

今年的清华大学碳中和技术论坛上，欧阳明高院士认为氢燃料电池的市场规模将在2025-2030年飞速增长，不仅适用于长途重卡，还适用于长途客车，甚至乘用车的SUV车型 —— 单点突破，多点开花。

看到这里大家应该会隐隐觉得，现代汽车集团携氢能来到进博会，应该不只是展示一下这么简单，背后应该有很多实际行动了吧？

果不其然，原来现代汽车集团已将氢能事业带到了中国：2019年12月与广州签定备忘录后，总投资达85亿元、占地面积为20.2万平方米的现代汽车集团首个海外氢燃料电池系统研发、生产、销售基地—— 「HTWO广州」，即将竣工投产。

进博会展台上也展示了「HTWO广州」的沙盘模型：

产品方面，除了NEXO中国版之外，现代汽车在商用车方面也获得了本地生产资质，正在积极探讨本地生产计划。就在11月8日，现代汽车集团与中金公司旗下全资子公司中金资本签署了合作框架协议，双方将针对中国商用车市场电动化和智能化转型需求，充分发挥现代汽车集团在氢燃料电池领域的技术优势资源，携手助力中国新能源商用车市场的发展。个人认为，现代汽车集团向中国导入氢燃料电池技术与产品，可以加速中国氢能产业的发展。

现代汽车集团当然也明白，来中国发展，就要与东道主深入合作：

投资方面：2018年与清华工业开发研究院携手成立了目标规模1亿美元的氢能产业基金，专门孵化氢能产业优秀创业公司。

交通运输：2022年10月，以“HTWO广州”为依托，与广州恒运、广州开发区交投集团签订合作意向书，成立氢能合资公司。

无人驾驶：2022年10月，以“HTWO广州”为依托，与广州恒运、广州文远知行签订氢能无人驾驶合作框架协议，打造全球首个无人驾驶氢能汽车示范区，开展氢能智慧服务示范运营等行动持续构建氢能生态。

总结

回到问题本身：氢能源汽车现在发展到什么程度了？个人认为，虽然自诞生以来的半个多世纪发展很慢，但氢燃料电池汽车即将迎来高速发展期。

俗话说，春江水暖鸭先知。千里之外的现代汽车集团都携氢能以真金白银来中国大举投资了，答案还不够明显吗？