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氢能源汽车和燃料电池，一篇文章让你清楚了解整个产业链！

新能源汽车，最近我想大家并不陌生。这个称呼无论是在汽车领

域还是股市都是热门话题，受很多厂家和投资者追捧。

新能源汽车说的直白一些就是不是采用常规燃料（汽油和柴油）

作为动力来源的汽车，一般可以分为四大类：混合动力汽车（HEV）、

纯电动汽车（BEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）和其它新能源汽车。

在这四大类新能源汽车里面，近几年比较流行的就是混合动力汽

车和纯电动汽车，这些家用车都已经在路面上随处可见了。但是燃料

电池汽车目前国内并没有量产的家用车，只是一些商用车在使用，而

我们口中的燃料电池汽车也就是常说的氢能源汽车。

今天的这篇文章我们就来讲讲燃料电池和氢能源汽车，为何这种

新能源汽车现实中还没有普及。

一、什么是燃料电池

燃料电池就是通过化学反应，将燃料或氧化剂中的化学能转化为

电能的装置。我们所说的燃料电池一般就是指氢燃料电池。

氢气作为燃料电池其实历史已经很久了，在200年前，其实就有

了，但是因为安全性和能量密度较低，氢气作为内燃机燃料并没有表

现出优越性。但是，在如今的燃料电池技术中，氢气并不直接燃烧，

而是和氧气反应转化为电能。

燃料电池主要由三部分组成：电极、电解液和外部电路。氢气首

先进入燃料电池的正极，然后氢气与覆盖在正极上面的催化剂反应，

释放电子形成带正电荷的氢离子，氢离子穿过电解液到达负极。然而，

电子不能通过电解液，电子只能流入电路，形成电流，产生电能。在

负极催化剂使氢离子与空气中的氧结合成水，水是燃料电池中唯一产

生的副产品，这就是所谓的清洁能源。

燃料电池根据电解液的不同可以分为以下五种类型：

这五种类型里，汽车领域应用较多的就是质子交换膜燃料电池，

它的电解液是质子交换膜，运行温度是50-100摄氏度，电极采用的催

化剂是铂金。

了解了燃料电池以及它的工作原理以后，我们还需要搞清楚这个

氢气究竟是如何产生的，制氢的方法有哪些？

二、常见的氢气制造方法

今天，氢可以通过多种能源和技术来生产。如今，全球每年的纯

氢产量约7000万吨，其中仅有少于1万吨的氢气用于燃料电池汽车，

可想而知，这部分未来有很大的发展空间巨大。

从上表中我们可以看到，当今全球氢生产原料以化石燃料为主，

占全球氢产量的96%。48%的氢产自天然气，30%的氢产自烃类/原油

产品，18%的氢产自煤炭，仅有4%的氢产自电解水。

中国是世界上最大的制氢国，2017年的制氢量有1900万吨，62%

左右的制氢主要来自煤炭和焦炉生产，因为中国传统上非常依赖煤炭

生产能源。然而，随着中国在全国范围内全面转向绿色、可再生能源，

这种情况正在改变。在中长期规划中，可再生资源作为氢气制取的来

源将发挥越来越重要的作用。根据中国氢联盟的数据，到2050年，大

约70%的氢将由可再生能源生产。

1、煤炭生产氢气

煤炭产生氢气的方法在国内比较常用，它是通过“煤气化”的方

式，由煤与高温蒸汽和氧气在加压的气化炉中反应生成合成气，并转

化为气体成分。

这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在

产生的过程中会伴有二氧化碳的产生，富含杂质，需要净化。

2、天然气生产氢气

天然气产生氢气的方法是目前最成熟、最普遍的方式，美国95%

的氢气都是通过天然气进行生产的。

这种方法叫做天然气蒸汽重整，通过天然气与高温蒸汽反应生成

合成气，即氢气和一氧化碳的混合物。一氧化碳与水发生反应产生更

多的氢。

这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在

产生的过程中会伴有二氧化碳和一氧化碳的产生。

3、电解水产生氢气

我们初中化学的时候都学过电解水可以产生氢气和氧气，但这个

运行的前提就是要有足够的电，这个电究竟从哪里来？

这个电可以利用电网内的电力、风能/太阳能发电、光解和生物电

解，其中风能和太阳能发电是未来将广泛采用的制氢方式。

根据生产方式和排放物的不同，产生的氢气命名也不同，我们一

起来看看：

天然气、煤炭和新能源这是最常见的三种制氢方法，天然气制氢

产生的氢气叫灰氢和蓝氢，煤炭制氢产生的氢气叫棕氢和蓝氢。由于

天然气和煤炭在制氢的过程中会产生二氧化碳，二氧化碳被捕捉掉的

氢气称之为蓝氢。新能源通过电解水的方式产生的