被马斯克吐槽的氢燃料电池为何被日本视作未来

作者：李传奇

编辑：李传奇

出品：量子科技小组

头图作者： Chuan Ming Ong

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1997年年底，来自世界各地的国际代表齐聚京都，他们正在围绕一项充满争议的气候协议敲定最后的细节。

此事受到了某京都市幼稚园园长的鼓励，为此他感慨道：“京都人民为这次会议的成功祈祷，所有人的未来，尤其是儿童的未来，在很大程度上取决于此次会议的结果。”

今天，为《京都协定书》欢呼的孩子们已经快三十岁了，但日本仍和大多数签署了《京都协定书》的发达国家一样，仍在为减少温室气体的排放而努力着。

令人沮丧的是，日本现在对化石燃料的依赖程度比在十年前发生福岛核灾难之前还要大。

Be Water——日本对氢的孤注一掷

位于东京Shibakoen街区的岩谷加油站，外表看起来同日本的其他加油站差不多，走近其会发现还是有很大不同的。

这里随处可见大字“H2”，这里没有任何的汽油味，同时这里也没有什么客人。

一位加油站员工称，一小时内有五辆汽车过来加气的话就算是生意状况不错了。作为全日本最繁忙的加氢站之一，这已经算是他见过的最忙碌的日子之一。

“一般来说，其它加氢站每天平均只会有三个司机光顾，但我们这会有大概三十个。”

加氢站附近算是东京的高端低端，附近有很多政府部门和相对富裕的居民，这就解释了其为什么对氢燃料有相对较高的需求。

全日本3757辆氢动力汽车中多数是政府所有的，剩下的则是被比较富有的环保爱好者购置。

虽然顾客很少，但工作人员对此没有感到很沮丧，他对氢能源的未来抱有乐观的态度。他在接受这份工作之前参加了为期三个月的上岗培训，“我真的感受到了氢能源作为下一代能源的潜力，这就是为何我会选择从事这项事业，氢能源有一种独特的力量，这种力量促使着我加入这项国家项目。”

目前日本拥有世界上最大的加氢站网络，135个加氢站得到了大量的政府补贴，这些补贴象征着政府对氢能源的未来压下了重注。

岩谷加氢站

日本政府原计划将于此届东京奥运会上展出其设想的“氢能源社会”陈列室，由于疫情的影响这个计划可能将被搁浅了。该计划中包含奥运村内的一部分设备将被配备氢燃料电池，用以照明和为空调发电，同时游客们可以乘坐使用氢气的巴士前往东京的各个地方。

日本对氢的痴迷可以追溯到上世纪七十年代的石油危机，当时氢能源是一项被称为“阳光计划”（Sunshine Project）的绿色能源计划的一部分，该计划在当时得到了广泛的讨论和研究，计划中还包含了现在相对来说比较成熟的太阳能和风能。

自那以后，日本政府一直在稳步投资这方面的新技术，例如去年日本政府投入700亿日元的预算用于促进氢能源的研究，日本的经济产业省被要求从去年四月开始的新财政年度中调用848亿日元，其中300亿日元用于补贴氢燃料电池汽车的购置，以及用于设立各种加氢站。

被马斯克吐槽的氢燃料电池

日本对绿色技术进行了两次大胆且长期的押注。一个就是推动氢气成为主流燃料，另一个就是氢燃料电池，它被日本寄予厚望成为超越锂电池的高效选择。

高盛驻东京的汽车行业分析师高田裕泽说：“氢电池和固态电池是日本公司作为竞争优势而一直关注的领域。”

他认为，除了中国和拜登政府的努力外，日本最近的绿色推动将迅速加速全球向电动汽车的过渡。

丰田从事先进固态电池技术已有十多年的历史，它计划在今年推出这方面的汽车原型。

丰田汽车声称，其电池一次充电可为500公里的行程提供动力，约为当今普通电动汽车行驶距离的两倍。

其电池体积较小，不需要任何冷却系统，从而在车内拥有更大的伸腿空间，并且不像锂电池那样容易着火。

固态电池也将能够在10分钟内充满电，这更像是在加油站加油发动机的时间。

但是，充满顾虑的反对声音并不少。其中最主要的是担心有毒的硫化物气体泄漏的可能性，以及固态电池的成本远高于锂电池。

尽管日本在电动汽车电池市场上占有重要地位——松下为特斯拉制造电池，但日本仍远远落后于我们，中国一直不遗余力地追求主导这一市场的雄心。

日本试图通过鼓励固态电池的开发来应对这一问题。

丰田汽车于2014年推出了首款商用氢能汽车Mirai（日语中的“未来”）。Mirai的第二款车型于2020年12月问世。Mirai使用不排放二氧化碳的的氢能燃料电池”运行，其可以在路边的车站快速补充。

但是氢燃料电池也有非常明显的特点，其存储需要高压，并且电解的过程非常昂贵，为此特斯拉创始人马斯克称氢燃料电池为“傻瓜电池”，并指出氢动力汽车是“令人难以置信的愚蠢想法”，而大众汽车也完全否认了氢燃料汽车作为乘用车的前景。

氢燃料电池的缺点确实是很难去忽视的，难储存且造价高，但其却非常适合重型货运卡车，比起携带重型的锂电池，氢气更适合大型货物的长距离运输。

在未来的能源选择问题上，日本似乎更愿意从绝望中找寻希望。日本对氢最具信心的例子便是位于其西部的港口城市神户，世界上第一座氢载体停泊在那里。

日本川崎重工推出了世界上第一艘液化氢运输船，目前停泊在神户市。（Maho Obata摄）

该船去年下水，是世界上第一艘载有氢气的船舶，氢被保持在-253摄氏度的极低温度下被压缩为液态，该船被计划于从今年开始将氢气从澳大利亚运往日本。

川崎重工的目标是到2030年可以建造两艘船将22.5万吨氢气运往日本，每年足以为里程为10,000公里的300万辆燃料电池汽车提供动力。

日本认为氢不仅对减少碳排放非常重要，而且在能源安全方面也很重要。日本严重依赖从中东和通过南中国海海上通道运送的石油，并且自2011年福岛核灾难以来，对新核电站的非正式禁令加剧了能源难题的复杂性。

日本经济产业省氢气与燃料电池战略办公室负责人白井俊幸说：“由于日本资源匮乏，因此必须多样化能源来源。” 氢气之所以具有吸引力，是因为与电力不同，它可以从化石燃料到风或日光等各种资源生产，并且可以从任何地方进口。

先有鸡还是先有蛋的难题

丰田汽车的Mirai为710万日元（无补贴），是日产Leaf电动车的两倍。加满Mirai的油箱需要花费6,776日元才能行驶850公里，而为日产Leaf充满电则只需花费最高约1,860日元，但后者的续驶里程更短，约为570公里。

Leaf的缺点是充电最多需要1个小时，而Mirai只需3分钟。

两者的优缺点都非常明显，但若要笔者来评价，那太容易做出选择了，我宁可要更小的里程、更多的充电时间，我也不会选择更昂贵的氢能源，因为多数人都负担不起，而相比之下锂电池能给我们省下更多钱。

在我看来，氢能源用以驱动民用轻型汽车在短时间内是不太现实的。

这对于日本来说是个先有鸡还是先有蛋的难题，若氢燃料电池无法实现大规模的商业价值，那其发展就必定受到经济上的限制，毕竟没有钱就无法谈发展。但反过来考虑，若不去大力发展，降低其成本的难题就更是遥遥无期了。

氢气在燃烧时不释放二氧化碳，唯一的排放物是水蒸气，但用化石燃料（例如褐煤）生产氢的过程却不太干净，化石燃料生产出来的氢气被称为灰色氢气，而来自可再生能源的氢气被称为绿色氢气，与碳捕获和存储结合使用的被称为蓝色氢气。

像千代田这样的日本公司表示，他们的目标是蓝色或绿色氢。然而，目前，他们表示，他们还将使用便宜得多的灰色氢，以试图启动市场。

也就是说，为了干净的未来，一开始或许要用“肮脏”的手段。就川崎重工在澳大利亚的项目而言，氢气是由廉价的褐煤生产的，也就是灰色氢气。

大约二十年前，一家非营利组织在京都试行了“人力”出租车。日本长期以来一直在努力开发绿色能源解决方案。

今天，为《京都协定书》欢呼的孩子们已经快三十岁了，但日本仍和大多数签署了《京都协定书》的发达国家一样，仍在为减少温室气体的排放而努力着。

不知道这些孩子六十岁的时候，能不能看到他们当年期望的世界。

日本的“氢”本佳人梦，能不能实现？