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充能3分钟续航750公里，排放物只有水！“终极清洁汽车”来了！拐点或在2025年？

导读：2019广州车展已经于11月22日正式拉开帷幕。作为华南地区规模最大的车展，此届广州车展迎来了多款重磅车型的亮相或上市。其中引人注目的是本田氢燃料电池汽车Clarity，以及其搭载的电池堆及动力总成系统。

2019广州车展已经于11月22日正式拉开帷幕。作为华南地区规模最大的车展，此届广州车展迎来了多款重磅车型的亮相或上市。

其中，本田在今年的广州车展上展示了对未来出行畅想，包括多元电动化技术以及智能网联技术在各种产品上的升级应用。不过，最引人注目的还是本田氢燃料电池汽车Clarity，以及其搭载的电池堆及动力总成系统。

什么是氢燃料电池？

简而言之就是把氢作为燃料，与空气中的氧气反应后形成电能，从而驱动车辆行驶。与汽油、柴油等能源相比，氢可以制取，不会面临能源枯竭的难题，而且排放物只有水，在车辆使用过程中不会对空气造成污染，因此，氢被视为“终极能源”，氢燃料电池汽车也被誉为“终极清洁汽车”。

近年来，全球环境问题日益严峻，很多国家都在积极引导车企研发更节能、更环保的车型，新能源汽车的队伍中，除了氢燃料电池汽车，还有已经渐成规模的纯电动汽车。在中国市场，纯电汽车大放异彩，无论是技术水平还是市场规模都取得了高速增长，现在，大众、戴姆勒等车企也纷纷加大了纯电领域的投入。

不过，目前来看，纯电车仍然解决不了续航里程和充电便利性的问题，与动辄需要充电几个小时的纯电动车相比，本田的Clarity只需加氢3分钟就能续航750公里。从使用体验上看，氢燃料电池汽车与现在的燃油车并无二致。

需要指出的是，氢燃料电池作为前瞻性的汽车能源解决方案，当然也面临一些挑战。

一是现阶段成本太高，据本田预计，要到2025年氢燃料电池汽车的成本才会与燃油车持平；

二是基础设施建设不完善，日本走得相对靠前，2017年已经建设完成91座加氢站，有9座正在建设，而中国目前仅有20余座。

汽车能源的终极解决方案

凭借零污染、可再生等优势，氢燃料电池技术被誉为车用能源的“终极形式”。氢燃料电池汽车最显著的特征是，与传统燃油车相比，具有节能减排的新能源汽车属性，与纯电动车相比，加注快、续航足，有接近燃油车的使用体验。

氢在反应过程中，不仅没有氮氧化物等有毒气体排除，也不生成二氧化碳。整体而言，氢燃料电池车是目前汽车能源的一种终极解决方案。

另一方面，相对于汽油、柴油，氢气最大的优势是可再生。除了通过工业副产品制氢之外，氢还能通过煤、天然气、谷电电解水等原料和方式制取，这对于中国、日本等石油对外依赖很强的市场而言，吸引力巨大。

实际上，日本等国家早在上个世纪就开始了燃料电池的研发，不过多年以来一直没有取得实质性进展。最近几年中，锂电池技术发展突飞猛进，逐渐成为新能源汽车的代表。

不过，以锂电池作为核心部件的纯电车，在续航里程和充电效率方面已经很难再有突破。目前，能量密度最高的811三元锂电池仍大规模量产仍有挑战，而随着能量密度提升，电池的安全性和寿命也面临大打折扣的风险。

从能源属性看，氢的能量密度天然具有优势。

有数据显示，氢气1个标准大气压密度为0.0899g/L，热值为143MJ/Kg，也就是大约1千克氢气完全释放能量将形成39度电，转换效率最高60%。与之相比，汽油的热值为44MJ/Kg，而一块单体能量密度为300Wh/kg的三元锂电池，热值仅仅为1.08MJ/Kg。

在加注层面，加氢与加油类似，一次只需要三五分钟，就可以实现6、700公里的续航，而纯电车充电动辄几个小时，即便是特斯拉今年上半年发布的最新快充方案，15分钟也就是能够续航300公里。

不过，氢燃料电池汽车目前正面临着更大的商业化难题，对于很多车企而言，研发未来的新能源技术，也并不绝对要押注在某一条路径上。

本田就认为，电动化技术是环境课题的解决方案，作为同样是碳排放为零的交通工具，氢燃料电池汽车和纯电动汽车在不同场景下具备各自的优势，比如在短途城市通行中，纯电动汽车可以发挥作用，但在长距离运输中，氢燃料电池汽车就更为擅长。

商业化探索

氢在汽车领域的利用，目前走在世界前列的是日本。

由于能源极度匮乏，日本早在上世纪80年代就启动了燃料电池的开发，借以实现真正的能源安全和能源独立。随后90年代，燃料电池的研究就蔓延到了汽车领域。

1992年，丰田汽车开始研发氢燃料电池汽车，经过二十余年的技术积累，2013年在东京车展展示了燃料电池概念车，并在次年年底正式推出首款量产车Mirai。

相对而言，本田起步较晚，但目前在燃料电池车领域的技术实力并不亚于丰田。本田从1996年开始研发燃料电池汽车，并陆续推出了多款车型，且每一代都有明显进步。此次在广州车展展出的氢燃料电池车Clarity正是本田在2016年上市的车型，在续航里程、电池堆轻量化等方面已经赶超丰田。

Clarity是本田研发的一款氢燃料电池轿车，最早于2008年推出，并在日本和美国提供了租赁出售服务。最新Clarity燃料电池车的亮点在于，续航里程长达750公里，并且将燃料电池动力总成集成到了发动机舱内，从而扩展了乘坐空间，以往的四人乘坐提升至五人乘坐。

将燃料电池动力总成搭载到发动机舱内是全球首创的技术。实际上，燃料电池堆的小型化一直是本田氢燃料电池研发的重点方向。

2005年，本田在电池堆上采用高强度金属隔板，来实现小型轻量化；2009年，通过改良金属隔板，并通过WAVE流路的设计以及冷却层的削减，进一步实现小型轻量化；到2016年第三代电池堆，本田更是将单位电芯的发电性能提升了1.5倍，从而使电池堆体积再次缩小了33%。

据本田燃料电池动力总成开发助理负责人安藤章二介绍，全新Clarity已经在日本、美国小批量售卖，由于动力总成的大小与六缸发动机大小相差无几，这套系统将更具有大批量生产的可能。

值得一提的是，全新Clarity在安全性能上也有很好的兼顾。一方面是确保不泄漏，车架大量使用了高强度钢材，且储存氢的零部件有专门的外壳保护，可以在各种环境压力下保护氢气罐；另一方面，车内还多处设有氢气泄露的监测装置，万一真的出现泄露，也有专门设计的风道来让氢气安全排出。

拐点或在2025年？

除了日本之外，韩国、美国等国家也在积极探索氢燃料电池汽车的研发和应用。不过，大规模推广氢燃料电池汽车，还受制于成本、基础设施建设等条件。

安藤章二坦言，目前氢燃料电池汽车的数量整体偏少，所以尚不能通过大规模量产的方式降低成本。从研发人员的角度，他认为，至少要到2025年，氢燃料电池汽车的成本才能能降到和传统燃油车相同。

本田技研科技（中国）有限公司R&D中心动力总成开发部部长多多良裕介也介绍，与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车所搭载的零部件更多，整体制造成本更高，而在配套设施方面，加氢站等基础设施建设的建造成本相对充电站也高很多。

不过他表示，由于目前中国氢能源基础设施还不够完善，要将氢燃料电池技术搭载在乘用车上应用，可能还需要一段时间。但他也指出，对于在一定区域内运行的商用车而言，中国已经具备足够的条件来应用氢能源，因此本田也在这方面有所关注。

日本政府在氢燃料电池汽车的推广上设立了战略路线图，在基础设施建设方面也给予了支持。数据显示，2017年日本已经建成91座加氢站，还有9座正在建设之中，而一个加氢站的建设成本约为3.6亿日元（约2300万元人民币），运营成本4000万日元（约250万人民币）。

为了降低成本，本田在构造、功能、制造等领域的设计上进行了一系列研发，例如简化构造整合功能、提高生产性、削减使用贵金属等等。安藤章二介绍，实际上更小型、更高性能的电池堆便是节约成本的体现之一，在保证性能的同时，减少内部部件使用并高效地利用所用的材料。

另一方面是与合作伙伴共同开发，并共同推动氢燃料电池的普及。2017年，本田与通用汽车在美国合资成立了公司生产燃料电池系统。从世界范围看，当前氢燃料电池研发领域也呈现出明显的“联盟化”趋势，除了本田和通用，丰田和宝马，日产、戴姆勒和福特也都建立了联盟。

联盟化有望通过量产化进一步降低成本，还能为基础设施建设和标准导入进行合作，随着电池堆及动力总成等技术的进一步突破，氢燃料电池汽车迎来加速发展。