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新能源汽车的技术路线之争扣人心弦。
今年北京车展上，纯电动汽车（BEV）在蔚来、威马、拜腾以及荣威等新旧造车势力的簇拥之下，淹没混动车型，成为中国新能源汽车的主流技术方案。
但无论是在汽车产业重阵日韩、欧洲，还是汽车市场风向标北美，氢燃料电池车（FCV）技术都是不可忽视的新型能源汽车路线。燃料加注时间短、高续航等可与传统石油能源比肩的优势，甚至让业内不乏“氢动力是新能源汽车终极方案”的说法。
因此，在特斯拉每年投入巨资建设充电站的同时，丰田则开放了Mirai氢燃料电池车技术专利，本田也推出了量产Clarity Fuel Cell，而现代第二款FCV量产车NEXO已经在官网明码标价出售，美国通用汽车也与本田成立合资公司，着手在三年内批量生产氢燃料电池汽车。
中国也没有因为专注于发展电动汽车，而成为氢燃料电池汽车的荒漠。
历时10余年研发积累的大连新源已经拥有成套的自主氢燃料反应堆技术，而上汽大通则推出了成熟度较高的氢燃料电池车FCV80，甚至佛山飞驰、广东国鸿、厦门金龙等采用国外动力方案的公交项目已经上马……政策、资本的多重推动，让2017年成为业内公认的中国氢燃料电池汽车元年。
“我认可2017年是元年的说法，但不是很赞同。这是个概念、资本、政策创造的元年，不是产业和技术上的元年。”从事氢燃料动力系统研发的广东泰罗斯汽车动力公司总经理张锐明博士告诉钛媒体，“氢燃料技术不是在2017年中国才有，也没有在2017年取得实质性突破，我们与欧美、日韩的差距仍然很大。”
那么，中国会在“终极方案”氢燃料电池汽车这条路上走向何处？
先天优势，后天包袱
2021年生效的欧洲汽车排放标准规定显示，到2021年，欧盟地区的新车平均排放量不得高于95克/千米。而根据全球管理咨询公司英国博安咨询集团（PA）估计，欧洲将有包括宝马、大众、雪铁龙、戴姆勒、FCA等8家大型车企达不到欧洲2021年二氧化碳排放标准，将面临数十亿欧元的罚款。
根据中国2015年在《巴黎协议》提出的承诺，中国也将于2030年左右，使二氧化碳排放达到峰值。2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。
基于上述前提，各国禁售传统燃油车时间表已经纷纷出台。
2017年9月，中国工信部副部长辛国斌公开表示，“一些国家已经制订了停止生产销售传统能源汽车的时间表，目前工信部也启动了相关研究，将会同相关部门制订我国的时间表。”
因此，推动电动或者氢燃料动力快速成熟，以实现对传统燃油动力的取代，已经是中国乃至全球汽车产业的当务之急。
而在技术路线的选择上，电动汽车和氢燃料汽车却各有千秋。
“电动汽车的问题在于动力电池的技术瓶颈难以突破，而氢燃料汽车的问题在于整个产业链需要发展和完善。”上汽大通技术中心电气化部副总监姜炜一言总结了两大新兴动力技术面临的症结。作为上汽大通的中年技术骨干，姜炜经历了中国氢燃料电池汽车行业发展的各个节点。
不能否认，应用超过百年历史的传统燃油动力几乎为汽车交通运输业提供了近乎完美的解决方案：燃料加注效率高、续航里程远、使用成本低。相对而言，目前在中国成为主流新能源解决方案的纯电动力，则就是卡在了在电池技术源头——难以攻克充电效率和能量密度的瓶颈。
“电池领域没有摩尔定律，能量密度不能18月翻一番，只能做到12个月提升9%。” 合肥国轩高科公司副总经理徐小明曾揭示动力电池行业现状。
从工信部发布的新能源汽车推广应用推荐车型目录（2018年第3批）能够看出，规模化应用的动力电池能量密度整体已经达到140Wh/kg以上，而宁德时代最新供应的大批量方壳电芯能量密度在190～210Wh/kg之间。
但是，按照国家动力电池技术路线图的规划，2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350Wh/kg。这显然是一项艰巨的任务。
肖成伟是国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目专家。他直言指出，从三元锂离子动力电池上已经可以看到能量密度的“天花板”。“目前的高镍材料、碳硅负极的锂电池，单体能量密度最高应该在300Wh/kg左右，正负不超过20Wh/kg，所以依靠三元材料锂离子电池完成350Wh/kg的技术路线规划目标，应该是不可能了。”
肖成伟预测，未来想要达到350Wh/kg的技术路线规划目标，可能还需要寄希望于新一代锂离子电池或者固态电池。但是固态电池倨傲的成本无疑会将液态锂电池花费数十年攻克的难题再次摆在电动汽车行业面前。
就应用而言，即便能量密度未达到350Wh/kg，也基本可以满足电动汽车的续航要求。例如，根据EPA测试结果，特斯拉80kWh电池版本的Model 3续航里程可以达到334英里，也就是537.5公里。特斯拉首席技术官斯特劳贝尔曾表示，Model 3搭载的2170电池能量密度比Model S高出30%，保守计算，特斯拉2170电池的能量密度已经达到300Wh/kg左右。或许国内主流水平与此尚存在差距，但至少已经看到量产落地的技术。
但是，在充电效率方面，动力电池却存在天然短板，同样以快充技术著称的特斯拉，充满80%的电需要40分钟，而由于电池保护机制，剩余20%的电则需要更长时间。而且，随着电池容量加大 ，对快充基础条件的要求则会随之提高。
丰田Mirai
“50度（kW·h）、60度电，可以快速充满，但是当一辆车总电量到100度，你要30分钟充满，那意味着需要200kW的功率，一来没有那么大功率的充电桩，二来电池也没有那个能力，所以总电量上去之后，依然会面临充电时间的瓶颈。”姜炜说，“而氢气加注则没有这个问题，按照国际标准建设的充氢站，氢气加满都是3分钟时间。”
据悉，氢燃料电池车的工作机制是通过氢气和氧气化学反应产生能量，供给电池，以此驱动电机，而在这其中，氢气会通过高压储存于氢气罐，因此对续航能力也会有更可靠的保障。例如，丰田第二代氢燃料电池汽车Mirai可以压注122L容纳700个大气压（70MPa）的氢气，支持NEDC工况下的700公里续航，几乎是目前主流电动汽车的两倍。
氢燃料电池汽车动力布局
在使用成本方面，电动汽车理论上更占优势。
以电动汽车主流标准百公里耗电15度、家庭用电0.5元每度电计算，电动汽车百公里能耗成本仅为7.5元，而目前氢燃料加注价格则高出许多。据了解，液化氢气在日本的价格约为53元/kg，以丰田Mirai为例，百公里氢气消耗量为0.68kg，对应能耗费用37元左右，略低于百公里能耗7L的燃油车。现代汽车官网给出的NEXO使用成本参考也与此十分接近。
现代汽车官网披露的使用成本
不过需要注意的是，电动汽车在实际使用中，存在不少借助运营充电桩充电的情况，车主除了缴纳必要的电费之外，还需要根据油价变动，支付不到1元每度电的充电服务费，相当于每度电充电费用在1.6元左右。这么计算下来，一辆电动汽车的百公里能耗成本就不再是7.5元，将达到25元左右，尚不包括1-2小时（快充）的等待时长以及可能存在的停车费。
充电费和服务费平均水平，图片来自电动生活
除此之外， 氢燃料电池汽车对低温的适应性也要超过电动汽车。
在冬季达到零下10度的北方地区，电动汽车本身紧凑的续航里程会有一定衰减，加上开启空调热风，电量更是以肉眼可见速度下降。而氢燃料电池车在通过氢燃料的化学反应获取电能的同时，会产生一些额外的热量，这些热量可以顺便为水箱加热，为车辆提供和燃油汽车一样的“暖风”，并且不会降低续航能力。
那么，为什么在更接近燃油车方案的氢燃料电池汽车技术上，中国政策层面的推动发力较晚？
业内普遍认为，对于中国汽车产业来说，氢燃料电池汽车的核心技术仍然攥握在日韩和欧美车企手中，而对于门槛较低的电动汽车，中国则有希望在同一起跑线上实现超越。
2017年全球电池销售量排行
数据显示，2017年，中国已经以电动车销量达到60万辆占据全球市场一半，成为名副其实的电动汽车第一大国。尤其是在电池、电控等电动汽车产业的核心环节，中国企业均实现了赶超。GGII的数据显示，2017年全球电池销量排行榜中，宁德时代超越松下电器、LG化学位居榜首，比亚迪则成功跻身前三。
不过氢燃料电池汽车作为同样具备技术潜力的并行方案，已经开始被顶层设计所重视。“中国不应该放弃燃料电池汽车，一旦燃料电池汽车产业化有所突破，我们可能面临战略失误带来的风险。”中国汽车工程学会理事长付于武曾公开表示。
从商用车切入，弥补技术差距
丰田、本田以及现代等企业已经推出了能够批量生产的FCV乘用车型，其中，丰田已的Mirai技术成熟度为最高，单次充氢后续航超过700km，氢燃料反应堆最大输出功率114kW。
现代第二代氢燃料电池车NEXO
本田也同样推出了氢燃料电池车Clarity Fuel Cell，燃料电池发电功率达到103KW，车内搭载的70 MPa储氢罐可提供750km的续航。而韩国现代也在推出第一代途胜FCV之后，于2018年CES正式推出第二代氢燃料电池量产车NEXO，氢燃料电堆功率达到95Kw，NEDC工况续航805公里，目前已经正式对外售卖。
大通FCV80和佛山的瑞晖加氢站
与日韩企业相继推出乘用车不同的是，国内已经开展氢燃料电池汽车试点运营的项目，几乎都集中在商用车领域，包括上汽大通的轻客FCV80，已经在佛山、上海和大连抚顺展开固定路线载客运营，而北汽福田、郑州宇通等公交车项目也在各地投标上马。
“中国加氢站建成运营只有8个，而日本有95个，欧美地区也都布局得比较多。”姜炜说，“在中国，普通消费者买一台氢燃料电池车回去根本没法用。”
除此之外，中国目前的氢燃料汽车动力技术也难以为乘用车提供足够媲美燃油车的驾乘体验。
“首先是电堆功率，国外当前的技术已经普遍在100kW左右，国内的电堆功率大多在30kW，整车性能难以保障 ；其次，国外的氢气罐用的是碳纤维缠绕塑料内胆气瓶，储氢压力可以达到70MPa，储氢密度 5.5%，而国内所有的加氢站都是35MPa的，车辆的氢瓶压力也是35MPa，储氢密度只有4%左右，这就造成储氢量小很多，续航也就短。”姜炜说。
而投放于运营市场的商用车型则可以规避上述问题。
首先，运营车辆行驶路线固定，维护周期可控，可以更具针对性地布局加氢站。其次，商用车型空间大，对车辆集成性的要求低，即便储氢密度低，但是也有更多灵活方案的操作空间。
“乘用车整车的集成水平要求比较高，我们国家的技术和制造水平与国外还有一些差距，所以会先在商用车上进行部署，积累足够的经验，对氢燃料电池汽车进行一定的普及，再逐步过渡到乘用车上去。”张锐明与姜炜持类似看法。
张锐明是美国康涅狄格大学博士，曾在海外从事氢燃料电池动力系统研发20余年，2016年底回国投身氢燃料事业。与新源动力一样，张锐明也希望走一条氢燃料动力系统自主研发之路。目前广州泰罗斯公司已经投入氢燃料动力系统、进气系统周边部件等研发。2017年，广州泰罗斯与长江汽车在广州佛山合作成立了氢燃料汽车研发中心，将基于长江汽车的公交车开发两款氢燃料电池公交样车，于今年内进行小批量生产。
“目前我们的氢燃料电池动力有两个规格，一个净功率为35kW，一个是45kW，正在开发的电堆净功率为60kW。”张锐明告诉钛媒体，“从铂金用量上来说，丰田Mirai目前每台车使用量为30克，我们比它们的要少，但不是因为技术比它强，而是电堆功率低。”
由于电堆功率低、研发成本高，在投入试运营的商用车项目中，国内企业普遍采用了“氢电混合”方案，即除了氢燃料动力系统，还需要为车辆配备一定容量的动力电池。
在具体作业过程中，车企可以为电池电量设定一个阈值，当电量低于该数值，即启用氢燃料电池系统为车辆提供动力，当减速或者刹车回收的能量或者外部充电，使电量高于阈值，即使用电池动力驱动车辆。去年广州车展发布的大通FCV80即搭载了14.3 kWh的磷酸铁锂动力电池包，能够提供60公里左右的续航里程。
“可以理解为，我们通过氢燃料动力为电动汽车提供了一个增程方案。”张锐明说，“各家车企可以根据需求，调整氢燃料动力和电池动力的搭配比例。”
实际上，在当前成本高企的氢燃料电池汽车行业，先诉诸商用车进行落地并非中国“特殊国情”，而是全球从事氢燃料电池汽车研发企业的主流选择。据公开报道，丰田和本田已经宣布了推出氢燃料电池卡车的计划，而现代汽车集团则明确表示，将在2020年推出氢燃料电池轻客商用车型。
不过回到技术本身，氢动力方案的普及仍然需要借助乘用车触达更多消费者，因此，基于氢燃料电池动力系统的自主研发和技术提升，仍然迫在眉睫。
氢燃料反应堆工作原理图
据公开资料显示，氢燃料电池汽车核心部件是氢燃料电池反应堆，俗称电堆，电堆主要由氢氧金属双极板、质子反应膜、催化剂等结构组成，基本工作原理为：氢气和氧气分别通过金属双极板进入质子反应膜，在催化剂铂金（Pt）作用进行电解反应，生成电能和水。
除此之外，由于氢燃料电池车是将化学能转化为电能，需要氢气和氧气来源，因此，氢气罐和提供氧气的进气系统，也是氢燃料电池汽车重要的周边部件，而氢气储存技术和空气压缩机的工作效率也成为关键技术。
“我们目前的电堆功率为36kW，上汽集团前瞻部正在研发下一代电堆，功率能够达到与Mirai同级别的水平，超过100kW。”姜炜介绍，上汽前瞻部从事氢燃料动力的研发已经有16年的积累，掌握了氢燃料电堆和电堆控制器的核心技术。
而与此同时，上汽集团也是大连新源动力的最大股东。成立于2001年的大连新源动力是国内自主研发氢燃料电池反应堆的代表，其官方介绍显示，新源动力承担了国家科技部“863”计划重大专项——车用燃料电池发动机研制课题，在氢燃料电池动力系统领域拥有大量自主技术储备。
据姜炜介绍，目前上汽大通、上汽集团前瞻部和大连新源动力已经形成了一个从研发到集成生产以及项目落地的稳固阵营。
“上汽前瞻部正在着手缩小金属双极板的体积，提高反应堆效率，而这些研发成果会由大连新源去实现。”姜炜说，“大通的主要工作是做整车集成，除了已经批量投入试运营的FCV80，大通即将推出氢燃料电池MPV乘用车型。”据钛媒体了解，该款MPV车型将搭载上汽新一代研发的电堆，预计于2020年推出。
当然，国内的氢燃料电池汽车技术与国外的差距并不局限于某个单点，而是配套产业链都亟待完善。“催化剂、质子交换膜等核心材料，以及空压机等周边部件，国内自主技术都暂时难以替代进口产品。”张锐明博士表示，此外，像铂金的回收利用技术，国内的配套产业也比较稀缺，这项技术实际上可以间接降低铂金作为催化剂的使用成本。
补贴带来的黄金成长期
回溯整个技术路线发展，氢燃料电池动力着实不是一项新兴技术。早在1966年，通用就推出过搭载氢燃料电池的车型，当时搭载这套氢燃料技术电池的车型为通用旗下名为Electrovan的封闭式箱车。不过，由于成本高昂，燃料电池中使用的催化剂铂金的成本足以在当时买下一批小规模的运输车队，因此氢燃料电池汽车被通用搁置。
在中国，氢燃料电池汽车技术的投入也不算晚。1986年3月，国家高技术研究发展计划（863计划）正式推出，其中已经包括了燃料电池技术开发，而据行业人士回溯，在2003年左右，国内已经开始投入氢燃料电池发动机的测试。2006年，同济大学汽车学院开始自主研发氢燃料电池车超越一号。
但是上述都是基于科研和学术领域的研发，真正进入批量化落地阶段，则是2008年世博会的100台氢燃料电池用车。
“上汽原先有一个燃料电池事业部，为2010年世博会准备100多台氢燃料电池车。”姜炜表示。完成这次“政治性”任务之后，上汽的燃料电池事业部退居幕后，姜炜也进入到商用车技术中心。一直到2015年，上汽内部决定基于EV80重启氢燃料电池技术，也就是推出FCV80，氢燃料电池汽车项目才又在企业层面进入批量化投入阶段。”
为什么是在2015年？这一时间对应的是国家对于氢燃料电池汽车产业的再一次战略性思考。
2013 年，四部委联合下发的《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》，明确提出针对新能源汽车的补贴标准要逐年退坡。
而到了2015年，四部委在《关于2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》中，明确将燃料电池汽车排除在2017－2020 年车型补助退坡的范围之外。这就意味着从2016 年-2020 年，燃料电池车型的补贴将以以下准维持不变：乘用车20万元元/辆， 轻型客货车30万元/辆， 大中型客车、中重型货车50万元/辆。
FCV80售价
2017年的广州车展上，上汽大通FCV80公布的售价佐证了中国政府对于氢燃料电池产业的投入决心。标价130万元的FCV80，在国家与地方进行1:1补贴之后，仅售30万元。也就是说，每辆氢燃料电池车获得的单纯财政补贴可以高达100万元。
财政补贴并未止于此，对于新建符合国家技术标准，且加氢能力不少于200公斤的加氢站，国家也将直接奖励400万元。
此外，除了真金白银的财政扶持，国家又在“节能与新能源汽车技术路线图”明确提出：
- 到 2020 年实现 5000 辆级规模氢燃料电池车在特定地区公共服务用车领域的示范应用，建成 100 座加氢站；
- 2025 年实现 5 万辆规模的应用，建成 300 座加氢站；
- 2030 年实现百万辆燃料电池汽车的商业化应用，建成 1000 座加氢站。
“重赏”之下必有勇士。根据2017年推荐目录里的车型数据，中国企业已经开始稳步推进氢燃料电池汽车，其中，上汽大通、北汽福田、郑州宇通、南京金龙等商用车大厂均推出了燃料电池商用车型，并已进入试运营阶段。
据中标网公告显示，2022年将于张家口举办的冬奥会，已经公布首批74辆氢燃料电池公交车中标名单，福田欧辉10.5米氢燃料电池客车49辆，宇通12米氢燃料电池客车25辆两家企业共74辆氢燃料电车客车中标。
而上汽大通姜炜也告诉钛媒体，目前大通的FCV80也已经实际交付100辆，在上海、佛山以及大连抚顺展开运营，今年的目标是交付500台。
除了前端整车企业的积极投入，在核心零部件领域，国内既有大连新源动力这样深耕十几年的老牌企业，也有氢璞创能、广东泰罗斯这样的初创公司，来共同推动自主技术的研发和升级，同时，还有广东国鸿、亿华通等公司通过与巴拉德等国际燃料电池公司进行合作，推出能够快速落地的氢燃料动力系统方案。
补贴历来是推动产业早期发展的利器，这一策略在国外也经常被采用。
据钛媒体了解，日本政府在2014年推出针对燃料电池汽车的财政补贴计划，将为每辆车提供200万-300万日元(约合人民币12万-18万元)的补助金，一直持续至今。而韩国政府也在2015年推出了财政补贴计划，采用国家与地方100:50的比例为燃料电池汽车提供补贴，从现代NEXO官网披露的信息来看，每辆车可以获得3500万韩元（约21万元）的补贴。
现代汽车官网披露的补贴信息
而关于中国的补贴会持续多久，张锐明博士表示，这将主要取决于国家的投入力度。
“国家目前的补贴还是十分积极的，尚没有对核心零部件是否自主，以及投入试运营的车辆规模作出限制，但是对于企业来说，你的责任应该是充分利用国家政策的支持，积累数据、经验，找出问题并持续提升，真正实现产业化。”张锐明说，“如果没有在这个阶段走进健康的轨道，把生产制造成本降下来，那么后续的商业业化之路将会越发艰难。
基础设施建设中的政策“失语”
纵然有力度不逊于日韩的财务补贴，但是加氢站、运输环节等基础设施的建设和补足，却需要长周期的投入，以及政策层面的上下响应配合。
目前国内为氢燃料电池汽车提供续航主要有两种途径，一种是移动加氢车，另一种是加氢车。“加氢车的成本比较高，而且储氢量不会特别大，所以整体运营成本会比较高，因此主要用于一些不便于建设固定加氢站的地区。”姜炜指出，主流的补充氢气方式还是加氢站。
“加氢站是首要解决的问题，否则的话，氢燃料电池车会面临和电动车一样的困境，充电难，消费者就不敢买。”姜炜直言。
据钛媒体了解，建设一个加氢站的成本根据规模不同，在600-1000万元之间，如果达到国家补贴标准，则可以获得400万元的补助，因此，即便早期缺乏运营市场，但加氢站的建设在资金投入上依然能够减轻一部分压力。
中国和日韩地区加氢站密度对比，图片来自H2Staion
但现状却是，目前全国加氢站只有8个，主要原因在于国内的加氢站建设标准“略显苛刻”。
据了解，国内加氢站建设标准与国际标准最大的区别是安全距离的要求，即加氢站距离周边居民建筑至少要20米以上，而这一要求在国外的加氢站建设中并不存在。
“建一个加氢站可能100平（平方米）就够了，现在周边4个方向各距离20米，这个要求对市中心地段来说，几乎没法操作。”姜炜说。
在姜炜看来，这项规定主要是因为国内政策制定者和民众对氢燃料技术的安全认知不够，“实际上，氢燃料的应用安全性不会比传统汽油燃料更危险，”因为氢气本身的燃点和起爆点都比汽油高，其次，氢气密度很轻，一旦泄露会上浮到高空中去，“你想把它聚在一起烧都不容易。”
而据姜炜介绍，针对高压储氢罐，世界各国从事氢燃料电池汽车研发的单位，也都会在投入应用之前进行火烧、枪击、跌落等试验，以确保安全性，甚至燃料电池系统在感知到火灾危险时会在高压状态瞬间释放氢气，在大量高压氢气喷出时，环境氧气不足导致氢气无法充分燃烧，反而可以起到灭火的效果。
不过针对行业内存在争议的，氢气运输是否需要危险运输资格的问题，张锐明博世则表示赞同这一标准。
“以前氢气是个用于实验室的化工原材料，现在要作为燃料应用于个人消费者的汽车，所以必须适用严格的运输标准。”在张锐明看来，氢气本身的确是一种易燃易爆物品，它的安全性不比汽油差，也不比汽油更安全，“之所以现在氢燃料电池汽车没有发生重大安全事故，正是因为执行了这一套严格标准。”
除了基于安全认知产生的特殊要求，程序上层层审批也是氢站建设面临的难题。“目前国内对加氢站的审批权限很不明确，找消防，消防说国家没有相关规定不知道该不该批，找化工部，也说这个好像不归我管。”姜炜表示，“大连新源的加氢站已经建好了一年多，还没有投入使用，就是因为没有得到审批。”
北京派瑞华氢副总经理何文也曾公开表示，氢站建设中的审批工作要占到70%左右。“土地找好，设备供应，这些一点问题都没有，但是要花时间把消防、土地证、环评、人防等手续跑完，而且要有先后顺序地跑，交叉起来还不一定好做。”
“因此，我们也在与政府多做一些沟通，希望能够更开放一点，让氢燃料电池汽车产业不光是停留在补贴上，而是更多的政策执行、基础设施等方面，形成合力去培养这个产业。”姜炜说。
但无论是面临技术差距还是基础实施困境，包括姜炜、张锐明等在内的从业者，都对中国的氢燃料汽车产业保持了乐观态度。“以前氢燃料电池技术之所以发展较慢，是因为国内缺乏这方面的需求，现在政策补贴和产业拉动下，需求会慢慢起来，而技术的研发进度就会随之加快。”姜炜说。
一向保持学者谨慎态度的张锐明甚至给出了明确的预期，“如果产业政策支持、资本热度能够保持，国内氢燃料电池汽车大规模应用很快就可以实现，有可能是3、5年。”（本文首发钛媒体，作者/李勤）
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