燃料電池的能源成本很高

火電綜合能效為35%，其中廢熱損失60%。燃料電池發電的效率為40%，可利用熱能40%，電和熱總效率80%，所以燃料電池最佳應用場景是熱電聯供。但是燃料電池用于汽車動力，這40%的熱是沒有辦法回收的，能效只有40%。

電解水制氫一立方氫氣需要3-5KW h左右的電能，電解水制1公斤氫耗電約35-55KW h左右（11.2立方氫氣為1公斤）。氫氣需要在21K（零下253攝氏度）時才能液化，液化1公斤氫氣需要11～15度電左右。加氫機每加1公斤耗電量約在0.8度以內。

1公斤氫氣的熱值約當于33KW h電，氫燃料電池電堆發電效率一般在40%～60%區間工作。一般按照50%效率計算，1公斤氫氣可發電發電在16度左右。

總算下來，氫電解每公斤耗電35-55KMh，液化每公斤耗電11-15KWh，相當于每公斤耗能46-70KWh，運輸損耗13%，不算其它，每公斤氫可發電14KWh，實際能銷只有20%-30%。

網絡上還要另一種算法：火力發電效率40%，電網傳輸效率90%，電解水制氫效率50%，壓縮儲運效率80%，燃料電池效率50%，鋰電池效率90%，電機效率90%，最終效率5.83%！

如果從風、光電算起，電解水制氫效率50%，壓縮儲運效率80%，燃料電池效率50%，鋰電池效率90%，電機效率90%，最終效率16.2%。

美國阿貢國家實驗室（ANL）是美國能源部下屬的國家實驗室。它是美國政府規模最大、歷史最悠久的科研機構之一，該實驗室的前身是曼哈頓工程的一部分。

ANL對豐田Mirai進行了工況測試，測試首先包含三個FTP定義的UUDS工況（城市工況），兩個高速工況（HWFET）和兩個US06工況。HWFET是一種美國高速工況燃油經濟性的標準測試工況，而US06為一種車速較大的激烈工況。

測試結果可以看到，工況越緩和，燃料電池電堆和燃料電池系統的效率越高。工況對電堆效率的影響較小，而對系統效率影響較大。激烈的US06工況下，相比UDDS，燃料電池電堆的效率下降僅約3%。而工況的變化使燃料電池系統效率下降了近23%。

匯總了測試結果后，可以得出Mirai的效率-功率曲線。如下圖所示，可以看到，功率越低，燃料電池系統效率與電堆效率越接近；功率越高，燃料電池系統效率與電堆效率相差越大。全功率區間內，電堆的最大效率為66%，而燃料電池系統最大效率為63.7%。

在25%電堆功率時，系統效率為58%，電堆效率約61%。到峰值功率，電堆114kW時，電堆效率會下降到約49%，而系統效率則僅剩約40%。從空壓機和DCDC效率曲線的變化可以看出，后面系統效率的降低，主要是因為DCDC的效率降低以及空壓機的功耗迅速增加。當然水泵，氫泵這些也會增加一些消耗，但是這些零部件功耗較小故對系統效率的影響比較小。

與混動車、燃油車的效率及能耗對比

如上圖，將Mirai作為燃料電池車的代表，與其他類型的車放在一起比較，可以看到不同動力系統車輛的效率區別（見前文，由于車輛效率計算公式的原因，把能量回收也算進來，故純電車會有超過100%的情況）。與混動汽車（25°C下平均45.7％）和傳統車輛（25°C下平均23.5％）相比，燃料電池車具有顯著的車輛效率優勢（25°C下平均62.2％，而混動45.7%，油車23.5%）。

Mirai是一種小電池-大電堆燃料電池混動車，其車輛系統除去燃料電池的話，基本和純電池車一致（畢竟都是電驅動車嘛）。因此，燃料電池車輛效率是基于電動汽車效率的（即燃料電池系統看做一個發電的電池）。

因此，與動力電池車輛相比，燃料電池車會具有較低的車輛效率。另外，值得一提的是，雖然效率低一些，燃料電池車效率對溫度條件不像動力電池車那么敏感（如上圖紅框所示）。

如上圖的燃油經濟性測試，從測試結果看，Mirai的能耗水平（2.044 MJ/英里）遠遠強于燃油車的馬自達3（3.996 MJ/英里），稍強于混動的普銳斯（2.102 MJ/英里），但相比純電普銳斯落后（0.817 MJ/英里）。

燃料電池適用于商用車

普華永道思略特《氫能源行業前景分析與洞察》認為，貨運等重型交通運輸提供了大量使用氫燃料的市場機會,其消費量足以產生規模效應。

大型車隊和固定規劃的運輸路線有助于避免在短時間內大規模建設加氫站網絡。盡管部分汽車制造商對輕型汽車進行了大量投資,但仍然面臨巨大挑戰,例如在私家車領域,更便宜的低碳電動車已經面市。由于汽柴油成本通常高于其他行業中使用的天然氣成本,因此氫氣有望在交通運輸領域率先獲得成本優勢。

燃料電池適合于電廠調峰，或應急發電。

在日本氫規劃中，在運輸領域的應用為“燃料電池卡車的開發和商業化。”其次是小型船舶、牽引車、火車、垃圾車。

豐田在技術說明會上沒有把氫氣驅動的轎車放在顯著地位，在說明會的資料中，轎車歸類在小型商用的項下，而且字號極小，似乎有意避免關注，而且家庭用汽車又不包括在消息商用車、轎車之內。

大眾汽車集團首席執行官赫伯特·迪斯在接受媒體采訪時說“你們不會看到任何氫能源的乘用車，在大規模市場中應用氫燃料電池技術的想法太過樂觀了，10年內都不可能，因為這背后的物理學邏輯不合理。”

馬斯克在推特上表態：氫燃料電池是“智商稅”，用在汽車上是一個愚蠢的選擇。

清華大學車輛與運載學院教授宋健認為，當前制氫、儲氫、運氫等方面都面臨著成本過高問題。以日加氫量500千克的35兆帕外供氫加氫站為例，建設成本就高達1200萬元左右，這還不包含土地成本；而建同樣規模的充電站，成本不到其十分之一。

氫燃料電池車本身的成本也很高。在氫燃料電池車動力系統中，燃料電池系統造價約占總成本的三分之二，加上其他氫氣儲存和配件成本，制造一輛氫燃料電池車的成本幾乎是同級純電動汽車的兩倍。奔馳母公司戴姆勒宣布終止氫燃料電池驅動乘用車計劃，就是因為制造氫燃料電池乘用車的成本太高。

在能量轉換效率方面，氫燃料電池車也不如純電動車。大眾汽車集團發布的數據顯示，在能量轉換方面，純電動車從其他能源轉換到電能，全程效率比為70%至90%；氫燃料電池車則需要從其他能源經過電解、壓縮和液化等多個流程，最終效率比只有25%至35%。較低的效率比意味著汽車使用成本增加。

       原文標題 : 豐田戰略難題之三：氫是很復雜的問題（下） | 賈新光汽車評論