氢燃料电池什么原理，能否替代锂电池？马斯克为何说它很愚蠢？

说到新能源车，马上就会想到锂电池，两者似乎牢牢地绑定在了一起，不可分割。

但作为新能源车的动力来源，锂电池其实并不完美。它最令人诟病的一个缺点就是安全性。自新能源车问世以来，锂电池自燃起火的新闻就时常出现，这倒不是因为产品质量不过关，而是由锂这种元素自身的物理特性决定的。所以锂电池怕高温、怕碰撞，怕过充，还怕过放，而解决这些问题的唯一方法就是给锂电池加装大量的物理及电子系统保护。这些保护装置会极大增加锂电池的自重，进而引发一系列新问题的出现。

一般而言，一辆新能源车中锂电池的重量就要占到整个车重的三分之一，这极大地提高了轮胎的磨损率，同时也给整个车身的结构配置造成了困难。

既然锂电池有着这样无法解决的缺陷，未来是否会出现其它种类的电池替代锂电池呢？氢燃料电池或许是一个选择。“氢燃料”这三个字一摆出来，就给人一种不太安全的感觉，不过不用担心，这种电池虽然是使用氢作为燃料，但其工作时并不会真的发生猛烈燃烧，而是以一种相对温和的方式放电。

氢燃料电池的基本构造与大多数电池无异，同样是由三部分组成，两边分别是阳极和阴极，中间则夹着一层电解质膜。

氢气在氢燃料电池中并不是以气体的形式存在的，而是在被压缩了700倍之后，成为了能量密度极高的液态物质。这些液态氢被持续输入到电池的阳极，与其中用铂打造的金属催化膜反应，被氧化为带正电的氢离子和带负电的电子。这种氧化反应会产生热量，这就是氢燃料电池“燃烧”的方式了。

之后，带正电的氢离子会通过中间的电解质膜聚集到阴极，而负电荷没有办法通过这道电解质膜，于是它们只好从外部电路前往阴极，这样一来电流就产生了，这就是氢燃料电池工作的基本原理。

与锂电池相比，氢燃料电池有何优势呢？那可多了。首先压缩氢气的能量密度高，可以达到每公斤40000瓦时，而锂电池的极限也难以达到每公斤300瓦时，差距很大，这意味着在重量相同的情况下，氢燃料电池的续航里程要比锂电池大得多。而且氢燃料电池不需要充电，而是通过加氢来补充，这就和传统燃油车一样，不需要长时间充电耽误时间了。

最关键的是氢燃料电池很安全，因为氢很轻，一旦意外着火，可以马上打开泄压阀，氢气会快速喷向高空，既不会烧到自己，也不会烧到别人。

既然氢燃料电池有这么多优势，为什么埃隆·马斯克会说它很愚蠢呢？这是因为在氢燃料电池的优势之外，的确也存在着不少缺陷。氢虽然是宇宙中最多的元素，但由于它太轻了，会直接逃逸到宇宙之中，所以地球上的氢基本都是以化合物的形式存在的。

这意味着要用氢做燃料，首先就得把它从化合物中提取出来。

提取氢的办法有两个，最常见的方法就是用天然气和高温水蒸气结合的方式生产出氢气，首先这个过程并不环保，其次，既然要用天然气来生产氢气，为什么不直接用天然气来驱动汽车呢？第二个方法就是我们最熟悉的电解水制氢了，这就更奇怪了，既然已经有了电，为什么不直接去驱动汽车，反而用它来生产氢气，再驱动汽车，这一来一回损耗可就大了。无论使用哪一种方法制氢，成本都要比使用锂电池高得多，这就是氢燃料电池发展中面临的最大障碍。