氢能的春天来了？

编译 ｜ 杨玉科

编辑 ｜ 李国政

出品 ｜ 帮宁工作室（gbngzs）

它时而被赞誉为“魔力”解决方案，时而被嘲笑为无法企及的“乌托邦”，时而又被拥抱为“地球保护计划”。

它就是氢能。因排放物只有水，几十年来，氢能一直被标榜为近乎奇迹的燃料。科幻小说之父儒勒·凡尔纳（Jules Verne）在他1874年的小说《神秘岛》中描述道，有朝一日“水将被用作燃料”，氢和氧将“提供取之不竭的热和光来源”。

近150年后的今天，氢能的应用不再局限于科幻小说中。不过，尽管氢能的生产过程涉及的化学反应很简单，但它能否成为改变社会的能源仍是未知数。

作为一种丰富且无污染的能源，氢能被许多人认为在交通及其他领域拥有诱人的潜力。经过几十年的试点项目和零星部署，氢能似乎接近经济可行性和广泛使用的边缘。

如今，由于气候变化和地缘政治不稳定，氢能的高光时刻似乎终于到来。面对气候变化这一全球性挑战，以及人们对能源独立日益强烈渴望的双重刺激下，各国政府和跨国公司开始投入数十亿美元，希望开创一个氢能源时代。

▍能源危机推动氢能研究

博世燃料电池工程经理马特·所林顿（Matt Thorington）表示：“终于要发生了。”到2030年，博世将在氢能生产技术上投资至多5．91亿美元。

根据美国环保署的数据，交通运输业占美国温室气体排放的27％，比其他任何行业都多。美国对抗交通运输领域碳排放的主要努力，集中在纯电动汽车和政府支持的电动汽车生态系统上。

但这也许还不够。

安永会计师事务所（Ernst ＆ Young）全球移动出行分析师克里斯汀·林兰（Kristin Ringland）认为，在有些领域，电池可能不是最好的选择。

尽管目前还没有达成共识，但越来越多的行业分析师和科学家认为，要在2050年实现零排放的目标，交通运输业将需要纯电动汽车和氢动力汽车。

作为洛斯阿拉莫斯国家实验室的项目经理，罗德·伯鲁普（Rod Borup）表示：“我们认为，没必要非此即彼，我们希望它‘共存’。”

许多汽车行业氢能和燃料电池的努力都始于洛斯阿拉莫斯，这个实验室因氢弹的开发而声名鹊起，博鲁普现在负责该实验室运行时间最长的非武器项目。

1973、1974年，石油输出国组织禁止向部分国家出口石油并削减石油产量，美国遭受经济冲击，汽油极度匮乏，对氢能的努力自此开始。

1977年，联邦法律设立美国能源部，部分原因就是为了应对那次能源危机。各种不同的研究项目进入了国家实验室的权限范围，在洛斯阿拉莫斯实验室，当年从亚利桑那大学毕业3年的年轻科学家拜伦·麦考密克（Byron McCormick）建立了氢能和燃料电池技术实验室。

这是一个偶然天成的时机。美国能源部对太阳能、风能、先进电池和燃料电池进行了研究。虽然花了几十年的精力，但换来了这些技术的成熟。现年76岁的麦考密克说：“所有这些都是从上世纪70年代就开始启动了。如果不是石油禁运，这些研究可能不会开展。”

麦考密克后来成为通用汽车的高管，在那里建立了通用汽车的全球替代驱动中心（Global Alternative Propulsion Center），专注于氢能和燃料电池技术，直到2009年退休。

他的工作开始生根发芽。2021年6月，通用汽车启动了一项350亿美元的投资，反映了双重碳减排战略。该公司正在推出一个完整的纯电动乘用车和商用车系列。同时这笔资金还支持通用Hydrotec系统用于卡车、火车和飞机的燃料电池的开发。

▍从卡车开始

行业专家认为，铁路和航运是氢燃料电池的最佳选择，但在地面交通中，氢能适合哪个领域还不太确定。

预计长途卡车运输具有潜力。根据美国环保署的数据，中型和重型卡车消耗了美国26％的运输燃料。在燃料电池领域，氢能提供的能量密度具有优势。氢能的燃料补充时间短，而且相对于电动汽车，其自体重量要小。

重型电池会消耗有效载荷，这对长途卡车运输来说是一个问题，因为这会降低利润。北美货运效率委员会执行董事迈克尔·罗斯（Michael Roeth）表示，由于重量差异，在350英里的里程中，一辆燃料电池卡车可以装载约3．8万磅货物，而一辆纯电动卡车只能装载3．3万磅货物。

尽管燃料电池卡车比传统的内燃机卡车重，联邦政府对零排放卡车的载重限额为2000磅，这使得燃料电池卡车的载重能力与柴油卡车相当。

就总成本而言，燃料电池供应商Ballard估计，在区域运输场景下，电池电动卡车的总成本将为434381美元，一辆类似的燃料电池卡车售价为414367美元，柴油卡车的价格与后者相当。

2021年9月，美国国家可再生能源实验室的一项分析给出了喜忧参半的结果，它支持了“两种技术都有发展空间”的观点。研究表明，在特定的商业场景和路线距离下，两种动力系统都可能具有成本优势。

燃料价格是一个很大的变数。总的来说，该实验室的研究人员表示，在较短里程情况下，电动动力系统可能是最好的。报告称，到2025年，这两种技术最就可以在成本上与柴油卡车竞争。

现代汽车集团支持的新墨西哥州氢燃料初创公司Pajarito Powder，其联合创始人汤姆·斯蒂芬森（Tom Stephenson）表示：“经验之谈是，现在的柴油领域，将来会看到氢燃料电池；现在的汽油领域，将来会看到电动电池。”

并非所有人都信服。当约翰·亨利·哈里斯（John Henry Harris）在2021年7月联合创立中型卡车初创公司Harbinger时，他选择从零开始生产一辆专用汽车。但他很快就对氢能这个潜在的选择失去了兴趣。

“当实际观察这两种解决方案的成熟度时，我们看到了一个数量级的差异，”哈里斯说，“在过去的两年里，我们可以很轻松地建造一个电动平台。但如果换作氢燃料汽车，我们要做到这个水平，差得还很远。”