在2015年10月-11月舉辦的第44屆東京國際車展上，燃料電池車(以下簡為“FCV”)成為一大亮點。不僅最早上市的豐田公司的MIRAI推出了后繼型號“FCV PLUS”、日本三大汽車廠家的本田也推出了該公司最初的上市產(chǎn)品“CLARITY”(預定于2016年3月開始銷售)、梅賽德斯-奔馳推出歐洲廠家最初的FCV概念車“Vision Tokyo”。一時間，F(xiàn)CV呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢，大有占領未來的汽車市場的勢頭。

大家知道，在目前新能源汽車中，各種混合動力車及插電式混合動力車正處于黃金時代，無論是市場認知程度，還是節(jié)能效果都備受贊譽。但是，從新能源汽車具有停止使用傳統(tǒng)化石燃料的天然屬性這一點看，無論是混合動力車還是插混車，由于仍舊部分使用化石燃料，因而都是不徹底的，只能是在當前一段長時間內(nèi)承先啟后的存在。而真正具備了不使用化石燃料可能性的，只有電動車(以下簡稱為“EV”)和FCV這兩種。

那么，EV和FCV孰優(yōu)孰劣，哪一種更具有發(fā)展的可能性？是否存在著其中一種車型取代另一種車型的可能性？

本文就此作一探討。

作為兩種投放市場不太長時間的新型環(huán)保車輛(EV以三菱的MiEV于2009年投放市場計算，至今為6年；FCV以豐田的MIRAI于2014年12月投放市場計算，至今為1年)，評價其優(yōu)劣性，至少需要從以下幾點進行考慮：

一、社會普及的難度；

二、大量生產(chǎn)的難度；

三、關鍵零部件的制造難度；

四、社會基礎設施的建設難度；

五、能量充填的難度；

六、環(huán)保程度。

另外，因為本田公司生產(chǎn)的FCV的具體資料并沒有公布，所以，本文中所討論的FCV的狀況，均以豐田公司生產(chǎn)的FCV“MIRAI”為準。

一、社會普及的難度

某種技術在其他替代技術的環(huán)伺中脫穎而出，不僅取決于該技術的先進性，還取決于是否能夠獲得較多的廠商利用這種技術進行生產(chǎn)、擴展性研發(fā)。因為技術只有在進入市場后仍能不斷地進行擴展性研發(fā)，才能不斷地獲得新的生命力。也只有這樣，才能獲得更多的消費者，使該技術能夠占領市場并延續(xù)下去。

這一點，當年家用錄像機市場上，VHS和Betamax的規(guī)格之爭、近年智能手機操作系統(tǒng)中，Android OS對Windows Phone之爭，莫不暗示著這一道理。

另一方面，即使某種技術“先進”、技術含量高，充其量也只能是陽春白雪。如果不能獲得大量廠家的支持，或擁有滿足社會需要的產(chǎn)能，就無法攤薄研發(fā)成本。而價格居高不下的話，也只能導致消費者的敬遠，最后導致該技術的消亡。

將EV和FCV相比較，也會發(fā)現(xiàn)這個問題。

EV的優(yōu)勢是結構簡單，研發(fā)成本低，在改進傳統(tǒng)汽車的驅動系統(tǒng)等之后，就有可能取得成績，因此新興廠家入行容易?，F(xiàn)在世界范圍內(nèi)，不僅傳統(tǒng)的汽車廠商，新興廠商也紛紛進入EV研發(fā)領域，很多新興廠商已經(jīng)取得遼不凡的成績。如美國的特斯拉，中國的比亞迪，都是屬于非傳統(tǒng)汽車行業(yè)的廠商。僅在中國國內(nèi)，據(jù)《百度知道》介紹，這樣的廠商數(shù)量很多，品牌也有幾十個。

FCV是近幾年新發(fā)展起來的新能源汽車。其特點是從能量發(fā)生原理到燃料儲存方式等，都是需要新研發(fā)的技術，因此技術起點高，開發(fā)周期長，成本高，新興廠家的進入很難。在世界范圍內(nèi)，目前進入實際銷售階段的，只有日本的豐田公司生產(chǎn)的MIRAI一種車型。其他的日本廠家中，本田公司預定于2016年3月開始面向政府機關銷售(以收集數(shù)據(jù)為目的，面向個人的銷售預定于2017年)；日產(chǎn)公司正處于研發(fā)階段。歐洲的廠家中，梅賽德斯-奔馳公司僅推出了概念車。而擁有Big three的汽車大國——美國，沒見到其廠家推出FCV的報道。

從以上的介紹看，在市場規(guī)模的形成能力上(即社會普及的難度)，F(xiàn)CV是無法和EV相比的。

二、大量生產(chǎn)的難度

2015年2月24日，豐田公司對媒體公開了其FCV——MIRAI的組裝現(xiàn)場。

一般提到車輛的組裝現(xiàn)場，人們都會在眼前浮現(xiàn)出這樣的光景：在不停地向前運動的傳送帶上，現(xiàn)場的工人使用各種工具在迅速地將各種零部件組裝到車體上。在整個組裝作業(yè)中，每個人只進行組裝作業(yè)中的一小部分，作業(yè)本身是一種簡單的重復性操作。

100多年前，福特汽車公司導入流水線作業(yè)方式，將整個的汽車制造工程分為許多細小的部分，每個工人僅從事其中一個部分的加工。這種做法簡化了當時需要專業(yè)技能和能力的汽車制造工程，從而擺脫了工業(yè)生產(chǎn)對專業(yè)工匠的依賴，使大量生產(chǎn)和降低成本成為了可能。從那時開始，整個汽車行業(yè)都是以這種方式進行生產(chǎn)。雖然出現(xiàn)了豐田發(fā)明的“看板方式”這種在同一條流水線上同時制造不同型號汽車的組裝方式，但本質(zhì)上整個汽車工業(yè)仍然在福特公司開辟的道路上前進。豐田公司的流水生產(chǎn)線，曾經(jīng)創(chuàng)造過50秒一臺車下線的速度。

可是，當人們進入MIRAI的組裝現(xiàn)場，卻吃驚地發(fā)現(xiàn)，MIRAI的組裝完全沒有使用流水線式作業(yè)！在現(xiàn)場，由13名工人，通過手動操作來組裝FCV！平均每名工人所需安裝零部件的數(shù)量，約為在普通組裝流水線上工作的工人的40倍！

也許正是由于這個原因，豐田的FCV2015年的產(chǎn)量預定為700臺，2016年2,000臺，2017年擴大到3,000臺。2015年每天生產(chǎn)FCV3臺左右！

和FCV“磨洋工”式的量產(chǎn)速度相對應的，是EV的生產(chǎn)和銷售狀況。

據(jù)日本民間研究機構株式會社富士經(jīng)濟的發(fā)表的市場調(diào)查報告：純電動轎車的世界銷售臺數(shù)2014年為19萬臺；而到2035年，這個數(shù)字將增長到435萬臺，20年間增加24倍以上。而株式會社海野世界戰(zhàn)略研究所的《世界戰(zhàn)略報告》中則預測：2020年，中國企業(yè)生產(chǎn)的純EV數(shù)量將達到2,000萬臺！

從目前豐田的生產(chǎn)體制上看，F(xiàn)CV的產(chǎn)能是無論如何無法與EV相提并論的。

三、關鍵零部件的制造難度

FCV在生產(chǎn)方面的另一個問題，是關鍵零部件的供給難度。

EV的零部件供應，基本上是既存工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的延伸；而FCV的零部件生產(chǎn)，則完全需要在全新的領域進行研發(fā)。

燃料電池的核心裝置——燃料電池堆，是由數(shù)百枚高分子電解膜疊加而成，在制造上要求非常高。雖然燃料電池堆制造的具體信息并沒有公布，但從目前MIRAI那極低的生產(chǎn)臺數(shù)上看，或者零部件的加工工藝性太差，或者豐田公司現(xiàn)在還沒有解決量產(chǎn)加工工藝問題。

另外，能夠承受700個大氣壓的高壓氫氣儲罐，其制造工藝也非常復雜。

氫氣因為體積很小，因此在高壓下氫氣分子會滲入到金屬的晶體之間，使金屬變脆。所以，F(xiàn)CV的氫氣儲罐必須使用高分子樹脂材料。

從豐田公司所公開的資料來看，氫氣儲罐使用多層樹脂制造：在內(nèi)層，使用高分子致密性材料阻止氫氣泄露；在外層，使用高強度碳纖維及納米尼龍材料保持強度。當然，罐體材料還要具有保溫性能，同時還要保持低溫環(huán)境下(罐內(nèi)的氫氣溫度為-40攝氏度)的強度。

在使用吹塑成型的內(nèi)層外側，一層層地纏繞用碳纖維加固的高分子材料扁片。纏繞方式分沿圓周方向、軸向和螺旋方向三種，反復纏繞直符合要求為止。因隨著儲罐內(nèi)氫氣的放出，罐內(nèi)壓力下降導致儲罐縮小，故外層材料除要求有足夠的強度之外，還要具備一定的伸縮性能。

在極端的使用狀況下，氫氣儲罐要承受接近常壓～700大氣壓的反復變化，罐體材料容易產(chǎn)生疲勞。所以日本規(guī)定罐體材料必須具備能夠承受22,000次壓力變化的耐久性。

需要這樣復雜的制造工藝，F(xiàn)CV的制造成本恐怕會一直居高不下。

四、社會基礎設施的建設難度

新能源車的普及所需要面對的一個重要的問題是：無論EV還是FCV，其普及推廣都需要社會基礎設施的跟進。那么，目前充實EV用充電樁和燃料動力車用“加氫站”的成本如何？

從國內(nèi)電動汽車電商寶工商城可以了解到：家用充電樁分為“壁掛”式和“埋地”式兩種，價格為從兩千多元到萬元，設置所需時間為一兩個小時之內(nèi)。而設置商用充電站(備有復數(shù)的重點樁)，總投資(不含地價)，為500萬元至幾千萬元之間。但因國內(nèi)沒有配套于燃料動力車的加氫站，下面我們看看同時擁有這兩種設施的日本的狀況。

在日本，EV充電分為普通充電和快速充電兩種。和普通充電需要8小時相比，快速充電只需要30分鐘就能充滿80%的電力，名為“CHAdeMO”。“CHAdeMO”是一個日語組合詞，包含著“CHArge de MOve”(為運行而充電)、“在飲茶時即可充電”等意思。具有快速充電能力的充電樁較貴，每臺200～500萬日元，算上安裝工程費用為300～1,200萬日元?？紤]到在日本建設一座汽油加油站約需1億日元這一狀況，建設充電占的成本應該說是很低的。根據(jù)日本CHAdeMO協(xié)議會的發(fā)表，截至2015年11月9日，日本國內(nèi)共設置了EV充電設施5,484座，而全世界對應日本充電規(guī)格的充電設施共設置了9,197座。

在日本，建設一座中規(guī)模的FCV加氫站，需要4.5億日元。為緩解建設加氫站所需的巨額建設成本，日本政府設立了“氫氣供給設備整備事業(yè)費輔助金”制度，為每座加氫站提供2.5億日元的補貼。

在這種條件下建設的加氫站出售的氫氣價格為每公斤1,000日元(免除燃料稅等)。充滿一罐氫氣約需4,300日元。綜合MIRAI最大行駛距離650千米這一指標，上述氫氣價格和一臺混合動力車的燃料成本相近。

但是，即使日本政府對加氫站提供了高額的財政補貼，日本國內(nèi)加氫站的建設速度仍遠遠落后于政府目標。按照日本政府發(fā)表的“氫氣及燃料電池戰(zhàn)略路線圖”，2015年日本國內(nèi)以四大都市圈(東京、大阪、名古屋及福岡)為中心，應建設100座加氫站。可是，截至于2015年10月下旬，日本全國僅建成加氫站28座，不及計劃的1/3。

加氫站的建設，需要投入天文數(shù)字的社會資本。就連直接利益者——豐田公司自身都不準備建設加氫站，這一事實從側面說明了普及加氫站的難度。

從這個角度看，豐田的FCV“MIRAI”續(xù)航距離為650千米，本田的FCV“CLARITY”續(xù)航距離為750千米，與其說是表明了車輛的性能優(yōu)異，不如說是廠家應對加氫站數(shù)量過少的一種無奈之舉。

從爭奪社會資源建設基礎設施的角度看，同為新能源車的EV與FCV在某種意義上，是一種互為競爭對手的關系。而從中央政府有效利用社會資源的角度看，應該是全力促進其中一種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而不應“腳踩兩只船”。這種做法，將會使目前捉襟見肘、入不敷出、寅吃卯糧的日本政府的財政狀況變得更加雪上加霜。同時，這種“一心二用”的做法，也會阻礙相關行業(yè)的健全發(fā)展。

五、能量充填的難度

在EV和FCV補充燃料方面，EV遠遜于FCV。

目前日本國內(nèi)最快的充電方式，為“CHAdeMO”方式。據(jù)介紹，使用這種快速充電方式，可在30分鐘內(nèi)，為日產(chǎn)聆風(Leaf)EV充滿80%左右的電力。使用這些電力，EV可以行駛180千米。

而FCV在加氫站用3分鐘時間即可裝滿氫氣。使用這些氫氣，MIRAI可以行駛650千米。

造成這種現(xiàn)象的原因，是目前人們還沒能找到一種高效、高能量密度的蓄電池。但是，這個問題并不是沒有解決方法。

首先，可以通過建設社會技術設施來解決EV續(xù)航距離短的問題。

比如，可在EV的巡航里程之內(nèi)建設充電站，同時在公共停車場內(nèi)建設充電設施。如果在EV乘客進行購物和娛樂的同時在停車場為EV充電，那么EV充電時間長的問題就會迎刃而解。而如果充電設施的分布能夠達到隨停隨充的程度，蓄電池容量低的問題也就不顯得突出了。南方很多城市的公交系統(tǒng)采用的“換電”方式，也是解決這一問題的重要途徑。

其次，根據(jù)車輛用戶的日常用車規(guī)律來選擇車型。

目前狀況下，EV最適用于類似于市內(nèi)交通的短途駕駛。實際上，除需要長途行駛的用途之外，絕大多數(shù)用戶都是每天行駛距離較短的。據(jù)日產(chǎn)汽車公司對該公司生產(chǎn)的聆風(Leaf)車用戶的追蹤調(diào)查，絕大多數(shù)用戶每天的行駛距離為30千米。遠遠達不到該車250千米的續(xù)航里程。

本項結論：雖然FCV充能速度優(yōu)于EV，但并非無法解決。

六、環(huán)保程度

同為新能源汽車，以環(huán)保為賣點的兩種車輛，其環(huán)保型能如何？

在評測某一款汽車的環(huán)保型能時，國際上通行的做法，是進行“Well to Wheel”評價。即從井(Well)開始，直到汽車(Wheel)行駛為止，整個過程所產(chǎn)生的二氧化碳總量。

比如，汽油車的場合，需要計算從油田抽出石油，在化工廠提煉出汽油，裝填到汽車的油箱中驅動車輛行駛，同時考慮在油田的石油運輸?shù)礁鱾€結點的運輸過程中所產(chǎn)生的二氧化碳總量。

FCV的效率則和如何制取氫氣有很大的關系。

氫氣是宇宙中最輕的物質(zhì)，即使地球的引力也無法束縛。所以，單質(zhì)的氫氣在地球上并不存在。獲得FCV所需要的氫氣，需要花費能量(一般是電力)從化合物中提取。也就是說，氫氣和電力一樣，都屬于二次能源。

從原理上講，F(xiàn)CV是一種混合動力車，其驅動方式和混動車中的“串聯(lián)”方式相近。即發(fā)動機(在這里，是燃料電池)發(fā)電，帶動驅動用電動機運轉，使車輛行駛。無論通過何種途徑獲取氫氣，在車內(nèi)都存在著一個化學能轉換為電能的能量轉換過程。在這個過程中，會產(chǎn)生能量的消耗，即使不考慮在燃料電池中氫-氧化合反應的效率，也存在著一個產(chǎn)生大量的反應熱的能量消耗(因此FCV的散熱器要大于普通汽油車)。

為實現(xiàn)用氫氣驅動車輛行駛的目的，需要進行多次的能量形式轉換?？紤]到效率問題，能量轉換的次數(shù)越多，則損失的能量越多，環(huán)保性能就越差。

和FCV相比，EV需要的是電力本身。所以，在“Well to Wheel”的整個過程中，EV減少了能量形式的轉換過程，所以在整個過程中排放的二氧化碳總量要少。

所以，F(xiàn)CV的環(huán)保性低于EV。

從上面的分析看，幾乎在所有的因素中，和EV相比，F(xiàn)CV都處于競爭的劣勢地位。

七、為什么豐田公司會在EV和FCV之間選擇后者？

一個原因恐怕是在主觀上的傾向性。

大家知道，燃料電池的原理最早可以追溯到20世紀60-70年代美國實施的阿波羅登月計劃。當時，NASA為兼顧飛船用電和宇航員生活，使用了燃料電池技術。這樣，在獲得電力的同時，解決了宇航員生活用水等問題。

阿波羅計劃實行的時期，正是日本社會處于經(jīng)濟高速成長的時期，對外界信息非常敏感。尤其阿波羅計劃是人類文明史上的壯舉，日本人對此幾乎是耳熟能詳。所以，從感覺上，燃料電池比較高大上。

另外一個原因，恐怕是沒有預料到車用燃料電池技術的復雜程度，沒有經(jīng)過充份的技術論證而匆匆上馬。

燃料電池的原理，可以說在任何一個高中化學課上都可以簡單地進行演示實驗。氫氣+氧氣通過化合反應生成水的過程，可以說所有的合成反應中最為簡單的一種。在看過這種演示之后，沒有人會去懷疑燃料電池的可行性。但是，實驗室的演示和工業(yè)生產(chǎn)是完全兩碼事。

比如說，在實驗室制氯氣，可以用濃鹽酸(HCl)與二氧化錳(MnO2)進行反應。但是，如果工業(yè)制氯也用這種方式，其成本就太高了。

據(jù)說，目前市場上的FCV的登場，開始于一個簡單的日常對話：2002年，當時的日本首相小泉純一郎問其好友豐田總裁奧田碩：“在汽車業(yè)界有什么可以推動日本成長戰(zhàn)略的新技術？”奧田回答說：“FCV馬上就可以搞起來！”

于是，這隨口說的一句話，引出了日本政府全力支援FCV技術發(fā)展的政策。當時的日本汽車廠家將正在研發(fā)過程中的燃料電池技術進行改良，使其達到了能夠裝上汽車，上路行駛的程度。但當時汽車廠家所推出的，也只是起示范作用的、供短途行駛的大型公共汽車。因此，不需要考慮行駛距離，也不注重小型化，甚至運行成本及燃料補充等社會基礎設施也不重要。

那時，恐怕只有很少的人意識到，在那個技術水平下，繼續(xù)研發(fā)家用FCV系統(tǒng)(即小型化和高容量化)，將會遇到一些多么大的坑！

比如，為了儲氫氣，需壓縮到700個大氣壓。可是，氣體在壓縮過程中會產(chǎn)生大量的熱，會將氫氣的溫度升高到3,752攝氏度！且不說有哪些可用來制造氫氣儲罐的材料可以承受這個高溫(最常用的鋼材——45#鋼熔點為1,535攝氏度，沸點為2,750攝氏度)，就是連接加氫設備和FCV的那根“橡皮管子”，就沒有辦法制造！所以在壓縮氫氣(也就是裝填氫氣的過程中)必須同時進行冷卻！

再如，大家都知道燃料電池在工作中只產(chǎn)生水，卻沒有考慮到氫氧化合反應所生成的水會附著在電池的反應裝置上，從而阻止反應的連續(xù)進行，因此燃料電池中必須建立某種機制，將生成的水吹離。

……燃料電池的開發(fā)真的是一步一個坑！

真不知道如果當年奧田總裁知道前途如此的坎坷是不是還會說那樣的話！