推开万亿氢能赛道的第三重门：氢能源车

新能源车的心脏是锂电池，同样的，氢能源车的核心零部件也是电池。

试想，有一台这样的车，比新能源车更环保，动力也更强，充能只需五分钟，续航超过1000KM，不受冬天能耗影响。简单说，集合了新能源车和燃油车的优点。

不难猜测，这种车便是氢能源车。虽然技术未曾落地，但各国政府、各路资本纷纷发力投入这片浩瀚的蓝海中，氢能源车的量产正徐徐展开。

与此同时，市场对氢能源车产生了诸多问题。

比如，氢能源车和新能源车有什么区别？二者孰优孰劣？氢能源车发展怎么样了？

继日前发布的——推开万亿氢能赛道的第一重门之制氢篇、第二重门储运篇后，如今，进行该系列第三部——氢能源车已创作完成。

前两篇分别对制氢、储氢、加氢等技术进行了研究，本篇文章是对氢能源车上下游产业链发展现状，以及未来的技术路径进行分析，以解答读者的困惑。

01 电池系统是氢能源车的核心

可以说，在氢能源的产业链中，读者最关注的无疑是下游氢能源车。

从产业链上来看，氢能源车位于下游，是面向终端使用的一个环节。同时，也是离消费者最近的一个环节。不同于产业链条中化工、机械等冰冷的工业与技术，下游应用端天生便俘获了认知上的好感。

我们每一个人都见证了新能源车替代传统燃油车的浪潮。殊不知，当每一轮的产业革命发生，新技术横空出世，紧接着不能回避的一个问题就是工业落地。

这一步不单单是终端面临消费者打开市场，更为关键的，是上游产业链与零部件的成本下降和技术突破。

如同新能源车一样，没有锂电池技术的落地，就没有新能源车的如火如荼。没有平价上网，就没有光伏的大面积推广。

因此，在氢能源车产业中，零部件与整车同样重要。

新能源车的心脏是锂电池，同样地，氢能源车的核心零部件也是电池。

前事不忘，后事之师。我们有必要对氢能源车的电池系统进行深度的研究。

02 铂催化剂和质子交换膜是燃料电池的核心

传统燃油车和新能源车的最大区别在于动力系统。前者的动力是汽油／柴油在内燃机燃烧将热能转化成动能，而后者则是锂电池通过化学反应产生电能，将电能转化为动能。

氢能源车的动力系统原理，其实更类似于新能源车。区别是使用氢气作为燃料而产生电能，再转化为动能。因此，我们也可以称氢能源车为氢燃料车或氢燃料电池汽车。

氢燃料电池汽车主要由高压储氢罐、燃料电池堆栈、燃料电池升压器、动力电池、驱动电机和动力控制单元等组成。

同锂电池一样，燃料电池系统成本占据氢能源车成本接近30％。燃料电池系统主要由电池堆和支持系统两部分构成，前者是核心动力组件，后者由空气压缩机、加湿器、燃料回路、空气回路等支持组件构成。

根据国泰君安测算，电堆占据电池系统成本超过一半。

电堆是什么？想必读者有些困惑。简单来讲，由于单个燃料电池功率有限，因此往往需要将诸多电池单元进行串联，串联后的电池组便是电堆。

这个道理如同锂电池一样，需要将众多电芯（Cell）组装成为模组（Module），再把模组安装进电池包（Pack）里，才能作为新能源车的动力系统。

电堆的组成比较复杂，由端板、绝缘板、集流板、双极板、膜电极、紧固件、密封圈这七个部分组成。

这其中，我们最为关注的便是膜电极，其成本占据电堆总成本的60％以上，被誉为燃料电池的芯片。膜电极可以说是为氢能源车提供动力的主战场。

膜电极一般由质子交换膜（PEM）、催化层与气体扩散层三个部分组成所谓的“三合一结构”。

在膜电极中，氢作为燃料使用，但是氢气并不直接燃烧，而是和氧气反应转换为电能。氢气和氧气的化学反应是非常简单的，学过初中化学基础的都应该知道：2H2＋O2＝2H2O。

其工作原理也并不难理解，我们之前讲过电解水的原理，氢燃料电池发电就是电解水的逆反应。

具体来看，在氢燃料电池中，氢气通过导气管由电池阳极输入，在铂（Pt）的作用下分解为电子和氢离子（质子）H2→2H＋＋2e，这一原理被称为催化反应。铂由于表面积大，吸附能力强，是现阶段最佳的催化剂，同时保证氢气不直接燃烧。

之后，质子通过质子交换膜到达负极，这个质子交换膜很厉害，含有多种离子基团，只允许质子通过，其作用如同锂电池的隔膜＋电解液，这个技术也是关键的一点。

氢离子与阴极输入的氧气反应生成水；而电子则被质子交换膜阻隔，经由外电路流向阴极，产生电能为汽车供能。

上述的分析可以让我们了解氢能源车的发电原理，更重要的是，深入到具体流程可以让我们挖掘到燃料电池的核心部件，那便是铂和质子交换膜。