來源：21世紀經濟報導
充能3分鐘續航750公裡，排放物只有水！「終極清潔汽車」來了！拐點或在2025年？
導讀：2019廣州車展已經於11月22日正式拉開帷幕。作為華南地區規模最大的車展，此屆廣州車展迎來了多款重磅車型的亮相或上市。其中引人注目的是本田氫燃料電池汽車Clarity，以及其搭載的電池堆及動力總成系統。
2019廣州車展已經於11月22日正式拉開帷幕。作為華南地區規模最大的車展，此屆廣州車展迎來了多款重磅車型的亮相或上市。
其中，本田在今年的廣州車展上展示了對未來出行暢想，包括多元電動化技術以及智能網聯技術在各種產品上的升級應用。不過，最引人注目的還是本田氫燃料電池汽車Clarity，以及其搭載的電池堆及動力總成系統。
什麼是氫燃料電池？
簡而言之就是把氫作為燃料，與空氣中的氧氣反應後形成電能，從而驅動車輛行駛。與汽油、柴油等能源相比，氫可以製取，不會面臨能源枯竭的難題，而且排放物只有水，在車輛使用過程中不會對空氣造成汙染，因此，氫被視為「終極能源」，氫燃料電池汽車也被譽為「終極清潔汽車」。
近年來，全球環境問題日益嚴峻，很多國家都在積極引導車企研發更節能、更環保的車型，新能源汽車的隊伍中，除了氫燃料電池汽車，還有已經漸成規模的純電動汽車。在中國市場，純電汽車大放異彩，無論是技術水平還是市場規模都取得了高速增長，現在，大眾、戴姆勒等車企也紛紛加大了純電領域的投入。
不過，目前來看，純電車仍然解決不了續航裡程和充電便利性的問題，與動輒需要充電幾個小時的純電動車相比，本田的Clarity只需加氫3分鐘就能續航750公裡。從使用體驗上看，氫燃料電池汽車與現在的燃油車並無二致。
需要指出的是，氫燃料電池作為前瞻性的汽車能源解決方案，當然也面臨一些挑戰。
一是現階段成本太高，據本田預計，要到2025年氫燃料電池汽車的成本才會與燃油車持平； 二是基礎設施建設不完善，日本走得相對靠前，2017年已經建設完成91座加氫站，有9座正在建設，而中國目前僅有20餘座。
汽車能源的終極解決方案
憑藉零汙染、可再生等優勢，氫燃料電池技術被譽為車用能源的「終極形式」。氫燃料電池汽車最顯著的特徵是，與傳統燃油車相比，具有節能減排的新能源汽車屬性，與純電動車相比，加注快、續航足，有接近燃油車的使用體驗。
氫在反應過程中，不僅沒有氮氧化物等有毒氣體排除，也不生成二氧化碳。整體而言，氫燃料電池車是目前汽車能源的一種終極解決方案。
另一方面，相對於汽油、柴油，氫氣最大的優勢是可再生。除了通過工業副產品制氫之外，氫還能通過煤、天然氣、谷電電解水等原料和方式製取，這對於中國、日本等石油對外依賴很強的市場而言，吸引力巨大。
實際上，日本等國家早在上個世紀就開始了燃料電池的研發，不過多年以來一直沒有取得實質性進展。最近幾年中，鋰電池技術發展突飛猛進，逐漸成為新能源汽車的代表。
不過，以鋰電池作為核心部件的純電車，在續航裡程和充電效率方面已經很難再有突破。目前，能量密度最高的811三元鋰電池仍大規模量產仍有挑戰，而隨著能量密度提升，電池的安全性和壽命也面臨大打折扣的風險。
從能源屬性看，氫的能量密度天然具有優勢。
有數據顯示，氫氣1個標準大氣壓密度為0.0899g/L，熱值為143MJ/Kg，也就是大約1千克氫氣完全釋放能量將形成39度電，轉換效率最高60%。與之相比，汽油的熱值為44MJ/Kg，而一塊單體能量密度為300Wh/kg的三元鋰電池，熱值僅僅為1.08MJ/Kg。
在加注層面，加氫與加油類似，一次只需要三五分鐘，就可以實現6、700公裡的續航，而純電車充電動輒幾個小時，即便是特斯拉今年上半年發布的最新快充方案，15分鐘也就是能夠續航300公裡。
不過，氫燃料電池汽車目前正面臨著更大的商業化難題，對於很多車企而言，研發未來的新能源技術，也並不絕對要押注在某一條路徑上。
本田就認為，電動化技術是環境課題的解決方案，作為同樣是碳排放為零的交通工具，氫燃料電池汽車和純電動汽車在不同場景下具備各自的優勢，比如在短途城市通行中，純電動汽車可以發揮作用，但在長距離運輸中，氫燃料電池汽車就更為擅長。
商業化探索
氫在汽車領域的利用，目前走在世界前列的是日本。
由於能源極度匱乏，日本早在上世紀80年代就啟動了燃料電池的開發，藉以實現真正的能源安全和能源獨立。隨後90年代，燃料電池的研究就蔓延到了汽車領域。
1992年，豐田汽車開始研發氫燃料電池汽車，經過二十餘年的技術積累，2013年在東京車展展示了燃料電池概念車，並在次年年底正式推出首款量產車Mirai。
相對而言，本田起步較晚，但目前在燃料電池車領域的技術實力並不亞於豐田。本田從1996年開始研發燃料電池汽車，並陸續推出了多款車型，且每一代都有明顯進步。此次在廣州車展展出的氫燃料電池車Clarity正是本田在2016年上市的車型，在續航裡程、電池堆輕量化等方面已經趕超豐田。
Clarity是本田研發的一款氫燃料電池轎車，最早於2008年推出，並在日本和美國提供了租賃出售服務。最新Clarity燃料電池車的亮點在於，續航裡程長達750公裡，並且將燃料電池動力總成集成到了發動機艙內，從而擴展了乘坐空間，以往的四人乘坐提升至五人乘坐。
將燃料電池動力總成搭載到發動機艙內是全球首創的技術。實際上，燃料電池堆的小型化一直是本田氫燃料電池研發的重點方向。
2005年，本田在電池堆上採用高強度金屬隔板，來實現小型輕量化；2009年，通過改良金屬隔板，並通過WAVE流路的設計以及冷卻層的削減，進一步實現小型輕量化；到2016年第三代電池堆，本田更是將單位電芯的發電性能提升了1.5倍，從而使電池堆體積再次縮小了33%。
據本田燃料電池動力總成開發助理負責人安藤章二介紹，全新Clarity已經在日本、美國小批量售賣，由於動力總成的大小與六缸發動機大小相差無幾，這套系統將更具有大批量生產的可能。
值得一提的是，全新Clarity在安全性能上也有很好的兼顧。一方面是確保不洩漏，車架大量使用了高強度鋼材，且儲存氫的零部件有專門的外殼保護，可以在各種環境壓力下保護氫氣罐；另一方面，車內還多處設有氫氣洩露的監測裝置，萬一真的出現洩露，也有專門設計的風道來讓氫氣安全排出。
拐點或在2025年？
除了日本之外，韓國、美國等國家也在積極探索氫燃料電池汽車的研發和應用。不過，大規模推廣氫燃料電池汽車，還受制於成本、基礎設施建設等條件。
安藤章二坦言，目前氫燃料電池汽車的數量整體偏少，所以尚不能通過大規模量產的方式降低成本。從研發人員的角度，他認為，至少要到2025年，氫燃料電池汽車的成本才能能降到和傳統燃油車相同。
本田技研科技（中國）有限公司R&D中心動力總成開發部部長多多良裕介也介紹，與純電動汽車相比，氫燃料電池汽車所搭載的零部件更多，整體製造成本更高，而在配套設施方面，加氫站等基礎設施建設的建造成本相對充電站也高很多。
不過他表示，由於目前中國氫能源基礎設施還不夠完善，要將氫燃料電池技術搭載在乘用車上應用，可能還需要一段時間。但他也指出，對於在一定區域內運行的商用車而言，中國已經具備足夠的條件來應用氫能源，因此本田也在這方面有所關注。
日本政府在氫燃料電池汽車的推廣上設立了戰略路線圖，在基礎設施建設方面也給予了支持。數據顯示，2017年日本已經建成91座加氫站，還有9座正在建設之中，而一個加氫站的建設成本約為3.6億日元（約2300萬元人民幣），運營成本4000萬日元（約250萬人民幣）。
為了降低成本，本田在構造、功能、製造等領域的設計上進行了一系列研發，例如簡化構造整合功能、提高生產性、削減使用貴金屬等等。安藤章二介紹，實際上更小型、更高性能的電池堆便是節約成本的體現之一，在保證性能的同時，減少內部部件使用並高效地利用所用的材料。
另一方面是與合作夥伴共同開發，並共同推動氫燃料電池的普及。2017年，本田與通用汽車在美國合資成立了公司生產燃料電池系統。從世界範圍看，當前氫燃料電池研發領域也呈現出明顯的「聯盟化」趨勢，除了本田和通用，豐田和寶馬，日產、戴姆勒和福特也都建立了聯盟。
聯盟化有望通過量產化進一步降低成本，還能為基礎設施建設和標準導入進行合作，隨著電池堆及動力總成等技術的進一步突破，氫燃料電池汽車迎來加速發展。