4G光元：幾十年來，氫燃料電池一直被人們所忽略，但是，它們己經悄悄進入了自己的角色，漸入佳境。豐田要告訴我們燃料電池可以實現卡羅拉成本，也就是中國人常說的白菜價。


一直以來宣傳燃料電池，建議電動汽車用其他方式供電，是會遭到譴責的。提到燃料電池，你會迅速被認為是白癡，大石油的代言人，甚至更糟糕。特斯拉的埃隆馬斯克經常對燃料電池肆無忌憚妄加指責，嘲諷之為“令人難以置信的愚蠢”，和“傻瓜細胞” ，與電池路線支持者搖旗吶喊產生共鳴。


新能源圣戰的另外一側表現則比較安靜，為了了解燃料電池如何成為白菜價，我坐在東京品川站的一家咖啡店，專門采訪了豐田燃料電池項目的核心人物之一，廣瀨勝彥（Katsuhiko Hirose）教授，他一直負責豐田的燃料電池系統開發，他告訴我為什么馬斯克理如此害怕燃料電池：氫燃料電池汽車終將比汽油動力汽車便宜，在世界各地為零排放運輸敞開大門，而不僅僅是在能夠負擔依賴稀缺的自然資源和政府支持的電動汽車的富裕地區。


現在加氫站太少，而且這種稀缺性讓燃料電池汽車未來持懷疑態度者的大放厥詞。一位年輕的物理學家Hirose，他在核聚變工程中曾開發了早期的數字引擎控制器單元。后來這變成了一個管理燃油經濟性和排放的任務，這個控制器可以說是天上掉下了一個大餡餅，成就了混合動力的豐田普銳斯。

當豐田開始研究氫燃料電池時，Hirose加入了團隊。Hirose還清楚的記得，作為一名科學家，他明確指出氫氣是一種需要能量產生的能量。同時當時他質疑氫氣從哪里來，以及儲存在什么地方。因為，當時並沒有合適安全的大型存儲系統。

那時是2003年，Hirose的老板Mitsuhisa Kato告訴他“現在是加入敵對陣營的時候了”，從混合動力轉向氫氣研究。Hirose被任命為豐田燃料電池系統開發總經理，他不得不努力消除自己的疑慮。當然，他並不是唯一的懷疑者。


三年后，在2006年，德國科學家Ulf Bossel撰寫了一篇論文，基本上聲稱用電制氫是浪費能源。博塞爾認為，將相同數量的能量存儲在電池中，而不是將其轉化為氫氣以便存儲和以后使用會更有效。相信幾十年后，電池行業的極端者仍然將把這一理論視為寶典。 直到今天，博塞爾的電熨斗理論仍然是純電池原理的思想基礎。


Hirose認為這位核物理學家，波塞爾在他的分析中犯了一個根本性的錯誤。博塞爾假設氫氣將使用現有電力產生。“如果起點是電力已經在那里，如果你用現有的電力用電解水制氫，那么是的，你會失去30％的能量，”Hirose提醒說。“但是人們忘記了，當用天然氣或煤炭制造電力時，60％到70％的能量都會損失掉。如果直接從天然氣甚至煤中產生氫氣，它們將不會損失60％或70％的能量。這一切都取決于你從哪里開始。“

今天的大部分氫不是通過電解水制成的，而是通過重整天然氣，甚至是煤。奇怪的是，博塞爾并沒有像他自己承認的那樣“考慮這個選擇，因為氫氣完全可以以相對較低的成本進行化學合成。”

反燃料電池技術的另一個支柱是 “當儲存液態氫時，出于安全原因必須允許一些氣體蒸發，這意味著在兩周后，即使沒有被驅動使用，汽車也會失去一半的燃料。 “難怪如果我們讓一半的氫氣在還沒有為車輛提供動力之前蒸發消失了。這里有點牛頭不對馬嘴，我們討論的是氫氣，而博塞爾談論的是液氫。


汽車制造商早就放棄了，在乘用車上使用液氫的想法，因為如此之小的儲氫罐無法保持液氫在－253°C以下，其中一半的確可能在兩周內蒸發。燃料電池汽車中使用的氫氣是加壓的，而不是液體，它不會逸出。然而，如果氫氣想從現在的儲氫罐中逃脫可能至少需要13年時間。


另一方面，大規模儲存氫采用液態儲氫確實是非常實用的，當我喝第二杯咖啡時，我從豐田專家那里學到了這一點：在日本的種子島空間站，足夠的液態氫為多個火箭發射提供動力儲存數月，蒸發量小于1％。即便是少量的增發也可以不浪費用于發電或其他應用。

電池的重量一直是電池無法逃避的短板。重量是里程的大敵，通過增加電池來提高續航，讓越來越多的能量被電池重量所抵消和浪費。電動重型卡車的失敗嘗試就充分的證明了這一點。


40噸電池動力卡車，500公里續航需要8噸電池。這個數字確實有點荒謬，你想要運輸是貨物，而不是一個巨大的電池。而燃料電池組卻更輕，更易于操作。氫燃料電池動力傳動系統的重量可與柴油發動機相媲美，豐田的專家告訴我，可以更輕。單位重量氫氣的能量是柴油燃料的三倍。

自Ulf Bossel寫論文以來，時代和技術發生了變化，他自己早已不做純粹的電池信仰的傳教士。Ulf Bossel現在是瑞士Almus AG的所有者，該公司出售UBOCELL，一種將燃料轉化為電能的小型SOFC燃料電池。


到目前為止，燃料電池對電池陣營的最大威脅一直保持不變 - 當我要了今天早晨的第三杯咖啡時，有興趣的話題出現了，燃料電池車將很快比豐田自己的混合動力汽車便宜，而且有一天它們可能比普通汽車便宜。雖然我們提及燃料電池汽車非常昂貴，因為它們使用了大量的鉑金？

Hirose說：“當第一批燃料電池車耗資一百萬美元時，我們就使用了100克鉑金。你要花3000美元購買。現在我們用量......“他停頓了一下。“已經很少了，甚至可以不使用。”隨著鉑在豐田的燃料電池組的影響不斷減少，最后，Hirose透露它現在的用量與柴油車催化轉換器的鉑金相當，MIRAI大約使用10克白金。

雖然事實并非如此,人們仍然習慣認為燃料電池使用了大量昂貴的貴金屬。“Hirose說。“燃料電池堆中最昂貴的東西是0.01毫米的薄膜。電堆的其余部分非常便宜。實際上，燃料電池最昂貴的部分就是工藝，它是單一零件重復堆疊的制造，成本并不進入它的材料。“

這使得燃料電池相對于電池具有巨大的成本優勢。70％的電池成本是在原材料中，原材料的價格通常不會隨著需求的增加而迅速下降。電池也沒有逃脫政治的捆綁。電池的一個關鍵成分是鈷(Cobalt)，世界上66％的供應來自剛果民主共和國，該地區人權狀況欠佳。原始設備制造商急于獲得供應，鈷的價格一路飆升。相比之下，鋰電池相對充足，但“作為全球爭奪的活動的狂熱爆發，以提取金屬和確保鋰離子電池的供應。”，只要世界上有水（H2O，氫的兩個氫原子），就有取之不盡的氫氣。

由于70％的電池成本與原材料相關，因此成本優化必須集中在剩余的30％，并且“電池產能已經足夠大了，但是電池成本並沒有下降很多？“由于產能過剩，電池成本大幅下降，”Hirose說。“電池是一種商品，如果有人以低于10％的價格出售它們，他們就能獲得銷售，而且這樣做的結果銷售價格會越來越低。世界各地建造的巨大電池廠需要巨大的前期投資，技術進步幾乎沒有時間來收回CAPEX。豐田公司的電池合作伙伴松下寫道“兩年內虧損70億美元，主要是因為過時的電池廠的拖累。

全球又有多少電池廠沒有被套上了這個緊箍咒呢？


松下制造的電池由特斯拉轉而成為內華達Gigafactory的電池模塊。松下公司總裁Kazuhiro Tsuga最近告訴彭博社，松下“與特斯拉仍在虧錢” ，只能稱之為有望改變。與此同時，松下為特斯拉制造的18650和2170電池已經過時，當豐田和松下宣布聯盟首先制造棱柱形電池，然后固態時，Tsuga公開希望技術不會進展太快，如果我們突然轉向固態電池，我們現在的投資就又要被打水漂了。

與電池相比，燃料電池仍處于規模的早期階段，豐田6萬美元的Mirai燃料電池汽車只生產了約3,000輛，但它“正在建造一座新工廠，到2020年將產量提高到每年30,000輛”。最重要的是，豐田將其燃料電池技術應用于卡車，公共汽車以及非機動性之外的許多應用，規模的擴大，已經使豐田擁有世界上成本最低的燃料電池了。

到2025年，豐田計劃將燃料電池汽車的價格與現在混合動力汽車的水平相當，但“就個人而言，Hirose對這個目標并不十分滿意。“為了進入替代燃料世界，我們需要提供比傳統汽車更便宜的燃料電池。這是我個人的目標。我認為可以做到。

這個目標聽起來有點高不可攀，但根據行業標準燃料電池行業評論的共同作者，燃料電池工程師Matthew Klippenstein說法，豐田對燃料電池成本的樂觀情緒在行業中悄然分享和走俏，即使是電池永遠是新能源統的頭條新聞。隨著燃料電池的生產規模擴大，其成本將直線下降。

Hirose認為燃料電池汽車的成本會低于卡羅拉，這取決于我們對真正可持續交通的認真程度和決心。豐田但努力微不足道，需要全社會的參與，那就完全有可能。Hirose現年63歲，他相信他的有生之年能看到它實現的那一天。

關于電池和燃料電池堆之間細微差別的爭論還沒有結束，只要工廠必須攤銷，它就會肆虐，只要有政府資金，沒有人愿意與另一個陣營分享。雖然電池電量成為所有頭條新聞，但全球對氫的支持正在增長。在達沃斯舉行的2017年世界經濟論壇期間，成立了一個氫能委員會，其中包括53家能源，運輸和工業公司，Hirose作為豐田在論壇的發言人。到2025年，中國宣布了350個加氫站的計劃。到那時，德國希望擁有400個加氫站。日本將世界第三大經濟體重新投入燃料電池，并宣布在2030年到2050年之間計劃將該島國變為“氫社會” 。日本首都東京都希望氫氣更加普遍，并計劃到2020年奧運會實現氫氣社會。

廣瀨是一個直言不諱的人，他并不像他承認的那樣“喜歡氫社會這個詞”。“氫社會意味著我們完全豪賭氫能源。相反，我們應該為可持續發展的社會提供一系列解決方案。當然，政府可以激勵，但從長遠來看，我們需要提供客戶喜歡選擇的東西。這與電池與燃料電池無關。它涉及可持續，運輸和客戶的選擇。“

“建設一個可持續發展的社會是一項繁重的工作，”Hirose在收集他的東西以便將他的新干線趕回名古屋時說道，“但如果我們推遲就全球變暖等問題作出決定，我們就可能偷拿走了我們后代的未來。