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什么才是未来汽车乃至整个出行的终极解决方案？ 2015年，中国新能源汽车突然迎来爆发式“盛世”；2017年初，新能源补贴因目录等因素未能如此前迅速到位，导致新能源汽车销量呈现断崖式暴跌…… 这样戏剧性的一幕，其实在电动汽车高出同型号燃油车一截的售价上，就已经埋下了伏笔——消费市场始终对成本极其敏感，电池正负极材料、电机马达稀土金属乃至电控等部件成本仍然较高，成为普及新能源车的一道障碍。  与此同时，插电式混合动力车、纯电动车、燃油混合动力车……谁才是最适合未来的新能源汽车路线？业界各路拥趸争论不下。 在各种喧嚣中，一家惯于“多做少说”的车企在新能源领域全面布局，并且将氢燃料电池车设为终极方向。更令人震撼的是，燃料电池车的成本，在它的手里，已经实现“锐减95%”，并朝着“冲击百分之一”的方向迈进，测试工作也进入了中国。 终极方案悄然来到中国 当插电式混合动力车PHEV与纯电动车EV孰能成为最佳新能源方案争执焦点时，燃料电池车被全球最大车企选中作为发展重心。  在前不久开幕的东京车展上，丰田汽车公司先进技术开发内部公司总裁伊势清贵再次强调氢燃料电池车FCEV是终极新能源方案，其给氢能源定义是“未来领先的能源来源”，而燃料电池车是“理想的环保车”。 丰田此次在东京车展发布了七款全新车，其中就有两款（Fine-Comfort Ride型MPV概念车和SORA概念巴士）搭载氢燃料电池，分别代表了氢燃料电池技术在乘用车和商用车的应用，这在其他车企的新车阵容中极为罕见。 氢燃料电池车优势何在？概括起来有三个最主要的优势：首先是原料来源较为清洁，除了化石燃料裂解之外，生物质和生活垃圾生成的沼气、工业副产品、褐煤等可以被用来制成氢气，而风电和太阳能也能用于水解制氢，后面几种途径相对环保。其次是氢燃料能量密度明显高于传统电池，经过3分钟充氢，车辆能够实现500公里以上续航里程。第三，没有废气排放，理论上生成物只有水。  当然，目前氢燃料电池在成本、设施等方面还未臻成熟，因此丰田正在推进构建氢能源社会，甚至还打算会同其他企业一同参与。 东京车展上丰田关于氢燃料电池的演讲声音仿佛还萦绕耳畔，而旋即这家公司又围绕氢燃料电池落实了一项大动作——在终极市场中国，始启动氢燃料电池车的实证实验。10月30日丰田宣布，位于常熟的丰田汽车研发中心（中国）有限公司（以下简称“TMEC”）的加氢站落成。 根据规划，丰田将在2017-2020年三年时间里，在中国用“MIRAI 未来”氢燃料电池车展开一系列测试，课题包括“中国使用环境下的车辆行驶调查”、“氢燃料品质调查”、“各种品质耐久性评测”等方面。和之前的呼吁一致，丰田也希望在中国同政府、汽车行业联合摸索、构建“氢能源社会”。  丰田在中国研发中心设立加氢站 关于是否会将氢燃料电池车引入中国，丰田中国董事长大西弘致表示：“我们希望以长远目光开展相关工作，将参考此次实证实验的成果，并将可行性研究的对象扩大到巴士等商用车，积极探讨向中国引进的可能性。” 其实在发展燃料电池的道路上，丰田并不孤独。越来越多的企业参与到氢燃料电池产业链中，则是提供了一个正向发展的背景氛围。不仅是丰田在做类似横滨Hama Wing这样的项目，奥迪也于2011年打造了“全产业链零排放”项目，在北海建设离岸风涡轮机组，风力发电部分被用于电解制氢或制造甲烷（e-gas），制氢的目的也是为了推广氢燃料电池车。此后，戴姆勒、福特等还结成同盟联合开发氢燃料电池车。 中国国内也是很早就开始针对燃料电池展开探索，包括航天部门、海军研发机构以及上汽等车企都有所涉猎。据丰田称，现在北京、上海、广州等城市共建有6座加氢站，此次在TMEC落成的加氢站是丰田在中国建成的首个加氢站，加入到中国在氢燃料电池事业的探索中。  风能、太阳能、核能占比越来越高，可再生能源和部分市场电力供应充裕为构建氢能供应链体系提供了先决条件。化石燃料的储量有限性、社会对低碳模式降低污染的需求又提供了推动力。有先决条件，有推动力，有自身优势，有不错的氛围，氢能供应链体系自然有其存在的必要性和可行性，完全可以作为中国未来替代化石能源的出路。 如何让成本降低99% 正如文首所提出的，限制新能源车发展的拦路虎之一，除了可以渐渐推进的配套基础设施，便是成本价格，氢燃料电池较之电动汽车还少了续航里程焦虑的烦恼，以及插电式混合动力车不能完全脱离燃油的顾虑。 不过，氢燃料电池成本的大幅降低，是丰田迄今为止各项成绩中最直观、最令人叹为观止的部分。  笔者关注丰田和其他车企的氢燃料电池已有数年，丰田的燃料电池车实车验证始于2007年，在2012-2013年时曾制定过重大节点。 据当时任丰田研发负责人的奥平总一郎提供的数据，2007年丰田每套燃料电池系统成本接近750,000欧元，2015年燃料电池车上市（即我们如今看到的Mirai），电池系统造价控制在500万日元以下，约合35,900欧元，或者相当于新燃料电池车整车成本（72,000欧元）的一半左右。早期氢燃料电池原型由于废品率高、产量小、耗费先进材料多等因素，单价超过100万美元，2015年则控制在51,000美元左右，降低了95%，或者缩减为2007年的二十分之一。 但丰田并不满足于此。当时奥平还提出，在2015年之后，丰田计划再花五年时间将燃料电池单元价格再降低80%，达到2007年的百分之一左右，到2020年燃料电池车整车造价将只有45,000欧元。  此次笔者在参观TMEC过程中，中心总经理中尾清哉与先进技术负责人河合大洋证实称，在2015年的基础上，丰田计划到2020年将燃料电池成本再降低二分之一，2025年再降低到2015年的四分之一。换算下来，虽然不如奥平总一郎之前预言的那样激进，但是距离“削减99%”也相差不远。这意味着，到2025年之后，氢燃料电池的成本将达到2007年的百分之一左右。 根据了解，丰田降低燃料电池成本的途径之一在于降低铂金使用量，改进铂金材料的镀层技术。当前铂金在世界市场上售价为每盎司（约28克）上千美元，之前丰田氢燃料车型每辆车使用的铂金为100克，未来将减少到30克左右。 另一个削减成本的方法在于借助之前的混动车技术，无论是氢燃料电池车、电动汽车还是插电式混合动力车，都与丰田赖以闻名的油电混合动力车在电机电控方面存在较大的通用性。TMEC技术人员告诉《每日汽车》记者：“以HEV为基础，拿掉汽油机总成，放大电池电机，便是EV；将HEV电池电机放大，并且汽油机关联到电池，可以对其充电，则是PHEV；用氢燃料电池取代汽油机给电池充电，则是FCEV。”  得益于削减昂贵材料和提升通用性的特点，丰田才能够取得今天成本控制的成绩。从这一过程中我们能够看到，氢燃料电池在丰田手里形成了极为完整严密的体系，包括和HEV、EV、PHEV通用零部件，组建起“大EV”的概念，以及从风力发电等多种一级能源获取制氢途径，并通过改进催化剂、提升通用性等手段大幅度削减燃料电池成本。氢燃料电池和其他新能源一样都是利弊共存，不过在丰田手里玩转的程度令人惊叹，这是一种生态的缔造。 仍有天堑待跨过 丰田对于氢燃料电池的构想相当严密，并且推进的策略全面而稳妥。然而毕竟所有的新技术在从研发到落地的过程都相当漫长，氢燃料电池的险阻又在哪里？ 首先，氢燃料电池的成本与设施两大拦路虎目前还没有完全克服，这些在前文已经详述。  丰田构建低碳氢供应链 其次，氢燃料电池有一个效率方面的弱点，如果作为车辆动力，最好是车辆维持固定的工况，方向不变速度不变，这样热效率才会高，否则切换方向和速度，效率会下降。诚然，所有的热机在工况变化下都会出现热效率下降，内燃机可能从35%到40%下降为13%左右。但是氢燃料电池究竟在这方面和内燃机相比优劣如何，还需要更多的实测进行确认。 另外，在最初始的来源上，氢燃料只能在部分原料供应渠道实现真正的清洁，比如风能、天然生成或生活生成的沼气等。在“电力充裕的国家”，其实煤炭火力发电占据主导，如果电解水的电能部分来自于此，则和电动汽车在能量初始来源上没有太大区别，反而还多加了一道关口，有能量耗损。 太阳能也是被高估了清洁性，因为太阳能光伏板中的硅提炼，本身就需要大量的电能。所以，氢燃料在供应链体系中，源头有清洁的，有不那么清洁的。丰田等车企需要量化计算电解水和制氢的能源分布，以判定清洁程度。 10 图注：丰田构建低碳氢供应链 一个较为复杂的问题则是在于安全。 从理论上说，氢燃料电池是在安全方便下了很大功夫，丰田在这个领域做了很多功课。比如为储氢罐设计加强的车身结构（抗撞击）、撞击后燃料电池组松脱的机制（躲撞击）、110摄氏度能融化的金属栓（高温下排空氢气防止储气罐因高温高压爆炸）……丰田甚至还演示过子弹射击储氢罐的应力和爆燃实验。 但是，氢燃料电池现在的安全，是寄托在许多环节都不出差错的前提之下。比如仅以《燃料电池电动汽车·安全要求》对加氢口的要求，就从加氢口的气密性、耐温性、相容性；加氢口非金属件耐氧老化性、液静压强度；连接件耐振性、耐异常压力、磨损耐久性等方面提出高要求。然后还有车辆的储氢罐、制氢站设备等各个方面都不能存在问题。 确实，氢气要发生燃爆，需要有4-75%的浓度等等等等条件，只是氢气燃烧速度是汽油的好多倍，而且火焰的透明度和色度很难被发现，在灭火方面也有难度。假如以后加氢站和氢燃料电池车很普及，那么必须始终保持每一个系统每一个环节都不出差错，否则结果有可能是灾难性的。  丰田将新能源做到模块化和通用化 因此氢燃料电池的安全性就像航空航天对比铁路公路，其实民航飞机事故率低于汽车，但是一旦出现严重事故，那结果就不堪设想。尽管民航的成功或许意味着氢燃料电池也不该受阻，但厂商一定要谨慎思考怎么宣传好安全性，以及怎么确保自己的整个体系中每一个环节都不出差错。很多时候，一些技术应用在走向市场的时候，也要看消费者的接受心理。如果在安全上不能令消费者放心，即便它客观上是安全的，也很难获得商业成功。 不过，尽管氢燃料电池距离充分推广还有较长的路需要走过，但是丰田在这个领域的努力与智慧，无论是从“大EV”的模块化通用性路线，还是对氢燃料社会生态的构建，都值得中国汽车行业乃至整个社会去借鉴与参考。 在宣传氢燃料电池车的结尾，丰田用H2OPE来形容氢燃料电池给人类社会未来的希望。当这份希望已经随着TMEC接近中国时，我们是否应该用更积极主动的姿态，凭借自主力量去把握住它呢？【END】 速度 深度 态度 |
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