2014年末，豐田發(fā)布了量產(chǎn)版豐田的氫燃料電池車(chē)Mirai(意為“未來(lái)”)，并宣布將在率先在日本本土上市。這顯然不是氫能或燃料電池車(chē)(下文稱(chēng)FCV)第一次走入我們的視線。21世紀(jì)初美國(guó)總統(tǒng)布什和歐盟委員會(huì)主席普羅迪曾聯(lián)合開(kāi)展對(duì)氫能的研究，但在10年后也無(wú)功而返，美國(guó)投入的7.2億美元的研究基金很大一部分后來(lái)被美國(guó)能源部部長(zhǎng)朱棣文改用于對(duì)車(chē)用動(dòng)力電池的研究，不得不說(shuō)是一種向理性的回歸。如今，以日本豐田、本田、韓國(guó)現(xiàn)代、德國(guó)奔馳等公司為代表的一干車(chē)企再次將燃料電池車(chē)?yán)宪?chē)展的展臺(tái)甚至經(jīng)銷(xiāo)商的展廳，是更高的技術(shù)讓FCV重獲希望還是另一個(gè)政治陷阱?值得我們深入剖析。

Mirai為何物？FCV為何物？

豐田Mirai來(lái)得突然么?其實(shí)并不突然。豐田對(duì)于FCV的研究從1992年就開(kāi)始了，比汽油-電力混動(dòng)車(chē)(下文稱(chēng)HEV)還要早一些。但由于相關(guān)技術(shù)比如燃料電池反應(yīng)堆(特別是質(zhì)子交換膜)、儲(chǔ)氫罐的發(fā)展相對(duì)滯后，其腳步一直不如HEV快，而成本一直非常高。在Mirai發(fā)布之前，豐田也曾在2002年制造過(guò)6臺(tái)基于FCHV-4試驗(yàn)車(chē)的FCHV展示車(chē)，4臺(tái)供給日本政府使用，2臺(tái)供給美國(guó)加州的加州大學(xué)Irvine分校和Davis分校使用。此后2008年，豐田又推出過(guò)后繼車(chē)型FCHV-adv，里程更長(zhǎng)、冷天環(huán)境的啟動(dòng)能力也有了提高，不過(guò)其過(guò)高的月租金(上萬(wàn)美元)顯然和此次上市的Mirai不可同日而語(yǔ)，相較之下，同時(shí)期的普銳斯已經(jīng)進(jìn)入了收回初期開(kāi)發(fā)成本、大面積攻占美國(guó)節(jié)能車(chē)領(lǐng)地的黃金時(shí)代。

我想更大部分的讀者和我此前一樣，對(duì)FCV并沒(méi)有十足的了解。那我們先來(lái)從最淺層的工程技術(shù)看一看它到底是個(gè)什么構(gòu)造。FCV是Fuel Cell Vehicle的簡(jiǎn)稱(chēng)。所謂Fuel Cell燃料電池是個(gè)高中化學(xué)有所涉及的概念，其實(shí)就是以原電池的形式，讓原本需要點(diǎn)燃反應(yīng)的兩種物質(zhì)(燃料和助燃劑)進(jìn)行反應(yīng)并放電的一種特殊的電池。從汽車(chē)的角度講，F(xiàn)CV實(shí)際上可以被看作一種電動(dòng)車(chē)，電池從一個(gè)儲(chǔ)能部件變成了一個(gè)中間蓄能部件，而儲(chǔ)能的功能由燃料蓄罐代替。廣義上講，F(xiàn)CV并不一定是燒氫氣的車(chē)，但就目前而言，沒(méi)有主流公司在研發(fā)諸如甲醇FCV或乙醇FCV的車(chē)型，因此，后文中提及的FCV僅指氫燃料FCV。

FCV和HEV的關(guān)系

事實(shí)上，F(xiàn)CV和HEV從構(gòu)造上是十分接近的。

Figure 3 Prius的動(dòng)力系統(tǒng)

第一眼看到這兩張圖片肯定感覺(jué)是Mirai好復(fù)雜、Prius好簡(jiǎn)單。事實(shí)上也確實(shí)如此，甚至由于Prius的混動(dòng)系統(tǒng)如此優(yōu)雅而簡(jiǎn)潔，筆者花了好久才找到了這個(gè)相對(duì)比較直接的透視圖片。說(shuō)回到二者的近似點(diǎn)——我們知道Prius采用的power-split式混動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)行星齒輪系讓內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸入和電機(jī)的動(dòng)力輸入以及車(chē)輪的動(dòng)力輸出三者耦合在了一起，因此會(huì)在不同的工作狀態(tài)下以不同的形式工作。然而在FCV上，雖然有鎳氫動(dòng)力電池(下文簡(jiǎn)稱(chēng)鎳氫電池)和氫燃料電池反應(yīng)堆(下文簡(jiǎn)稱(chēng)反應(yīng)堆)，但后者并不可直接提供扭矩輸入。也就是說(shuō)，車(chē)的驅(qū)動(dòng)力唯一來(lái)自于電機(jī)。所以從這個(gè)角度講，F(xiàn)CV可以被稱(chēng)為“純電動(dòng)車(chē)”(Pure EV)。但由于車(chē)輛的工作狀態(tài)會(huì)有加速、減速、巡航多種，當(dāng)動(dòng)力需求大時(shí)電力可以來(lái)自于反應(yīng)堆和鎳氫電池，而動(dòng)力需求小時(shí)可以僅來(lái)自于鎳氫電池。從這個(gè)角度講，F(xiàn)CV又可以被稱(chēng)為“混動(dòng)車(chē)”(HEV)。不管怎么界定，F(xiàn)CV和HEV在諸如電機(jī)、制動(dòng)能量回收、電力電子(主要是boost converter)、鎳氫電池等環(huán)節(jié)具有很強(qiáng)的互換性。因此，能在2014年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)推出首款面向市場(chǎng)的FCV，豐田顯然已經(jīng)做足了功課。從這個(gè)角度講，沒(méi)有過(guò)硬的混動(dòng)車(chē)技術(shù)積累車(chē)企想在FCV的道路上追趕，將會(huì)比EV難得多。想一想，你是否在近年來(lái)我國(guó)的新能源車(chē)發(fā)展規(guī)劃中讀到“鼓勵(lì)從FCV上長(zhǎng)足發(fā)展”之類(lèi)的字句呢?請(qǐng)讀者自己體會(huì)一下。

FCV vs EV

了解了他的技術(shù)特點(diǎn)，作為消費(fèi)者，我們更關(guān)注的話題當(dāng)然是FCV的性能。以這款最新發(fā)表的Mirai為例：最大功率152馬力、最大扭矩335牛米的數(shù)據(jù)在其所在的中型車(chē)級(jí)別中最大功率不算大，不過(guò)考慮到低轉(zhuǎn)速高扭矩的電機(jī)特性，日常駕駛也足以應(yīng)付，只不過(guò)考慮到其1.85噸的整備質(zhì)量，想要獲得駕駛樂(lè)趣估計(jì)很困難。美國(guó)EPA官方公布的續(xù)航里程達(dá)到了502公里，十分優(yōu)秀。另一個(gè)它來(lái)自FCV本身的優(yōu)勢(shì)是充電速度，或者說(shuō)是加氫速度。官方數(shù)據(jù)是加滿僅需3~5分鐘。這實(shí)在是完勝一切電動(dòng)車(chē)。當(dāng)然肯定會(huì)有很多人說(shuō)到目前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相當(dāng)不完善，哪怕和少的可憐的充電樁數(shù)量相比。不過(guò)目前Mirai選擇上市的地區(qū)還都是有一定加氫站建設(shè)的，特別是日本的都市圈，已經(jīng)有了較完善的加氫站建設(shè)。至今年年底，東京、大阪、名古屋和福岡四大都市圈的市區(qū)和高速公路上建立100座加氫站。 不過(guò)即使如此大力投入，豐田自動(dòng)車(chē)、 HySUT(氫供給·利用技術(shù)研究組合)、日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將燃料電池車(chē)在市場(chǎng)上的全面鋪開(kāi)的時(shí)間點(diǎn)設(shè)定在了2030年。

上表中列出了FCV的代表豐田Mirai、HEV的代表豐田Prius和EV的代表Tesla Model S P85這三款車(chē)的基本性能數(shù)據(jù)。首先，三車(chē)市場(chǎng)區(qū)間定位的差異決定了動(dòng)力性并不能說(shuō)明太多問(wèn)題。但讓我們先來(lái)看看燃效/等效油耗。這里所謂WTW排放CO2指的是從“Well”(油井)到(“To”)“Wheel”(車(chē)輪)總共排放的二氧化碳。根據(jù)此項(xiàng)數(shù)據(jù)的來(lái)源——cleantechnica.com的作者Julian Cox估算，制氫的最低成本路線絕對(duì)不是用電解(下文稱(chēng)“電解氫”)，而是用天然氣(下文稱(chēng)“氣制氫”)。而且就目前的天然氣儲(chǔ)量和價(jià)格分析，如果FCV真的得到了推廣，那氣制氫的價(jià)格優(yōu)勢(shì)將一直持續(xù)下去，直到很久很久以后，那時(shí)全部采用可再生能源發(fā)電的EV才勉強(qiáng)和氣制氫的成本打個(gè)平手。這也就是為什么目前以豐田、戴姆勒為代表的幾家車(chē)企在努力吹捧FEV的真正原因。