随着汽车动力的未来从内燃机转向电动汽车技术，该行业现在有两种选择：燃料电池电动汽车 (FCEV)，即使用氢作为燃料源的汽车，以及电池电动汽车 (BEV) )，即完全依赖电池供电或电力的车辆。
根据最近的PreScouter Intelligence Brief，在缺乏支持 FCEV 的基础设施的情况下，BEV 仍然是当今更具吸引力的选择。然而，随着对制氢和基础设施投资的增加，这种情况可能会在未来 5 到 10 年内发生变化，这可能会推动 FCEV 在某些领域的表现优于 BEV，并成为更可持续的替代品。
PreScouter 的研究人员的分析基于电池系统工程师 Bostjan Hari 博士的专家见解，通过对 FCEV 即将到来的技术和商业机会的简要回顾，并强调了 FCEV 制造商领域的 11 项技术进步。
FCEV 是如何工作的?
FCEV 是电动汽车，其动力来自氢燃料电池而不是电池。燃料电池系统是 FCEV 的核心。电力是由供应到 FCEV 氢气罐中的氢气和氧气之间的电化学反应产生的。只有纯净的蒸馏水作为副产品产生。FCEV 使用这种电力进行牵引，并需要电池进行辅助操作，例如启动或存储通过再生制动获得的能量。
FCEV 和 BEV 之间的主要区别在于能源。与 BEV 相比，FCEV 依赖于存储在车辆燃料电池中的能量，与电池相比，燃料电池具有许多优势。只要有燃料为燃料电池供电，它就可以产生能量。这是燃料电池最显着的优势之一。
一辆典型的电动汽车可以在 6 小时多一点的时间内充满电，而一辆 FCEV 可以在 5 分钟内加满燃料，并且续航里程超过 350 英里。适量的氢气可以起到很长的作用。制氢是一种节能的化学过程，它产生的燃料电池的性能优势是内燃机的两到三倍。用户只需消耗三分之一的燃料，就可以像今天一样远行。
FECV 和 BEV 在环境友好性方面如何比较?
FCEV 在环境影响方面也是最佳选择，因为燃料电池可以是 100% 可再生和环保的能源系统。在缺乏足够的回收系统的情况下，BEV 中使用的锂离子电池预计将在其使用寿命结束时引发严重的环境危机。
行驶过程中，汽车会散发纯净的水蒸气，过滤大气中的超细粉尘。FCEV的这一基本特征作为环保出行的未来而引起了公众的广泛关注。由于地球上有丰富的氢气，而且生产过程本身非常环保，这项技术可能会对我们的生活方式在可持续性方面产生巨大影响。
总体而言，FCEV 比 BEV 和内燃机汽车更清洁，随着氢气生产和分配的进步，还有额外的改进空间。FCEV 生产也比 BEV 生产更清洁，因为与 BEV 矿产开采相比，原材料需求更少，而且锂和钴等重金属的消耗量更少。FCEV 也比 BEV 更容易(且更便宜)回收。
全球FCEV市场现状如何?
全球 FCEV 部署主要集中在轻型乘用车上。然而，燃料电池汽车的地理分布差异很大。韩国、美国和日本主要以乘用车为主，公共汽车和商用车数量较少。
另一方面，凭借其燃料电池客车和商用车政策，中国如今在这些领域的全球股票中占主导地位。由于中国 2020 年燃料电池汽车补贴政策的重点是在中型和重型商用车中使用燃料电池，预计这一趋势将持续下去。中国制定了到 2030 年商用燃料电池汽车超过100 万辆的目标。
在不久的将来，欧洲将会有更多的燃料电池公共汽车和卡车。在接下来的十年中，计划推出 1000 多辆公共汽车。鹿特丹港和液化空气制定了一项到 2025 年部署 1,000 辆燃料电池卡车的计划，由 60 多个工业合作伙伴签署的联合呼吁旨在到 2030 年达到 100,000 辆卡车。IEA预测燃料电池制造可以生产 600 万辆到 2030 年，燃料电池电动汽车将满足“到 2050 年实现净零排放”需求的大约 40%。
全球技术法规不断更新，以确保全球 FCEV 安全。国际标准用于为 FCEV 制定本地化的安全法规和法律。它们通常包含电气和氢气安全要求。
氢气罐在车辆中体积庞大
由于氢气的体积能量密度较差，因此在船上储存足够的氢气会带来重量、体积、动力学、安全性和成本方面的挑战。氢气只能在高压、极低温度下以液体形式储存，或在金属氢化物系统中储存，以最大限度地提高体积能量密度。
压缩氢气是在汽车中储存氢气的最常用方法。乘用 FCEV 的压缩氢气罐很笨重，占用大量空间。这是当前一代由氢燃料电池驱动的电动汽车的缺陷。氢金属或非金属氢化物将来可用作重氢罐的替代品。这才刚刚开始形成，氢气蒸发仍然是一个需要克服的关键技术问题。
本田和日产选择了 350 bar (5,000 psi) 的加压罐，而丰田则使用了 700 bar (10,000 psi) 的罐。尽管 10,000 psi 复合罐已被证明是相当安全的，满足各种监管要求，但公众对其安全性感到担忧。此外，油箱比例比传统的油箱需要更多的空间。
除非买家对他们能够轻松进入加油站感到满意，否则 FCEV 将在商业上不可行。因此，燃料电池汽车的采用应与支持性基础设施相辅相成。根据H2 Tools的数据，截至 2021 年底，全球运营的加氢站超过 492 个。日本大约有 141 个站点，其次是韩国(112 个)和德国(91 个)。
GM Electrovan是通用汽车于 1966 年开发的第一款燃料电池驱动的乘用车。该项目因成本高、燃料供应困难和稀缺而被搁置。仍然活跃的加州燃料电池伙伴关系成立于 1999 年，旨在促进燃料电池电动汽车在美国的测试和开发。它包括来自不同时间点的大多数主要汽车制造商的代表，尽管到目前为止只有三个主要汽车制造商将燃料电池汽车推向市场。
许多汽车制造商目前销售或租赁 FCEV，但这项技术仍然很新。本田、现代和丰田只是位居榜首的几家公司。然而，汽车制造商致力于发展氢燃料站和氢动力汽车，因此更多的 FCEV 正在开发中，但尽管当今所有的燃料电池汽车都被认为是大众市场生产的汽车，但现在在加利福尼亚州以外的地区都没有可用的汽车。美国。其中许多仅在数量有限的情况下提供，而本田自首次亮相以来从未出售过，仅出租过。
氢燃料电池能否成为首选的电动汽车技术?
包括阿贡国家实验室在内的几项研究表明，为燃料电池汽车制造和使用氢气比使用电网电力为电池电动汽车提供动力更环保。氢气可以利用风能和太阳能产生，也可以通过分解植物材料产生;然而，这些过程需要更长的时间并且花费更多的钱。
正如罗斯福总统曾经说过的那样，“没有什么值得拥有的来得容易。”目前，市场上 FCEV 的商业化正在以温和的速度进行。
那么，谁将赢得电动汽车之战?答案是：电池和燃料电池技术由于明显的相似性，未来将共存，BEV更适合短程和小型车辆，FCEV更适合中大型和远程车辆。
