燃料电池的能源成本很高

燃料电池的能源成本很高

火电综合能效为35%，其中废热损失为60%。燃料电池发电效率为40%，热能为40%，电热总效率为80%。因此，燃料电池的最佳应用场景是热电联供。然而，燃料电池用于汽车动力。40%的热量无法回收，能效只有40%。

电解水氢一立方氢需要3-5KW h左右的电能，电解水1公斤氢耗约35-55KW h左右(11.2立方氢为1kg)。氢气需要21k(零下253摄氏度)才能液化，1kg液化氢气需要11kg～15度左右。每加1公斤加氢机耗电量在0.8度左右。

1公斤氢的热值约为33KW h电，氢燃料电池堆的发电效率一般为40%～60%的工作范围。一般按50%的效率计算，1公斤氢气可发电约16度。

最终氢电解每公斤耗电35-55kmh，液化每公斤耗电11-15kwh，相当于每公斤耗电46-70kwh，运输损耗13%，不算其他，每公斤氢可发电14kwh，实际能销只有20%-30%。

网络上还有一种算法:火力发电效率40%，电网传输效率90%，电解水制氢效率50%，压缩储运效率80%，燃料电池效率50%，锂电池效率90%，电机效率90%，最终效率5.83%！

电解水制氢效率50%，压缩储运效率80%，燃料电池效率50%，锂电池效率90%，电机效率90%，最终效率16.2%。

美国阿贡国家实验室（ANL）它是美国能源部下属的国家实验室。它是美国政府规模最大、历史最悠久的研究机构之一，其前身是曼哈顿项目的一部分。

ANL测试了丰田Mirai的工况，包括三个FTP定义的UUDS工况(城市工况)和两个高速工况（HWFET）以及两个US06条件。HWFET是美国高速工况下燃油经济性的标准测试条件，而US06是高速工况。

测试结果表明，工作条件越缓和，燃料电池堆和燃料电池系统的效率就越高。工作条件对堆的效率影响较小，但对系统效率影响较大。在激烈的US06工作条件下，燃料电池堆的效率仅比UDDS低3%左右。工作条件的变化降低了燃料电池系统的效率近23%。

在总结了测试结果后，我们可以得到Mirai的效率-功率曲线。如下图所示，功率越低，燃料电池系统的效率越接近堆效率；功率越高，燃料电池系统的效率与堆效率的差异越大。在全功率范围内，堆的最大效率为66%，而燃料电池系统的最大效率为63.7%。

当电堆功率为25%时，系统效率为58%，电堆效率约为61%。当电堆达到峰值功率，电堆达到114kW时，电堆效率将降至49%左右，而系统效率仅为40%左右。从空气压缩机和DCDC效率曲线的变化可以看出，后系统效率的降低主要是由于DCDC效率的降低和空气压缩机功耗的快速增加。当然，水泵和氢泵也会增加一些消耗，但这些部件功耗小，对系统效率影响小。

与混合动力汽车和燃料汽车的效率和能耗相比

如上图所示，通过将Mirai作为燃料电池汽车的代表，与其他类型的汽车进行比较，我们可以看到不同动力系统车辆的效率差异（见上文，由于车辆效率计算公式的原因，能量回收也包括在内，因此纯有轨电车将超过100%）。与混合动力汽车(25)°C下平均45.7％）和传统车辆(25°C下平均23.5％）相比之下，燃料电池车具有显著的车辆效率优势(25°C下平均62.2％，混合动力45.7%，油车23.5%)。

Mirai是一种小电池-大电堆燃料电池混合动力汽车。除燃料电池外，其车辆系统与纯电池汽车基本相同（毕竟，它们都是电动驱动汽车）。因此，燃料电池车辆的效率是基于电动汽车的效率（即燃料电池系统被视为发电电池）。

因此，燃料电池车的车辆效率将低于动力电池车。此外，值得一提的是，虽然效率较低，但燃料电池车的效率对温度条件不如动力电池车敏感（如上图红色框架所示）。

根据上图中的燃油经济性测试，Mirai的能耗水平(2.044) MJ马自达3(3.996)远远强于燃油车 MJ普锐斯(2.102)略强于混合动力(英里) MJ/英里)，但与纯电普锐斯相比落后(0.817 MJ/英里）。

燃料电池适用于商用车

普华永道思略特《氢能产业前景分析与洞察》认为，货运等重型运输为氢燃料的使用提供了大量的市场机会，其消费足以产生规模效应。

大型车队和固定规划的运输路线有助于避免在短时间内大规模建设加氢站网络。尽管一些汽车制造商投资了大量的轻型汽车，但他们仍然面临着巨大的挑战。例如，在私家车领域，更便宜的低碳电动汽车已经上市。由于汽油和柴油的成本通常高于其他行业的天然气成本，氢气有望在交通领域率先获得成本优势。

燃料电池适用于电厂调峰或应急发电。

在日本氢规划中，在运输领域的应用是“开发和商业化燃料电池卡车。”二是小船、拖拉机、火车、垃圾车。

丰田在技术说明会上并没有把氢气驱动的汽车放在显著的位置。在说明会的数据中，汽车被归类为小型商用项目，品牌很小，似乎故意避免关注，家用汽车不包括在新闻商用车和汽车中。

大众汽车集团首席执行官赫伯特·在接受媒体采访时，迪斯说“你看不到任何氢能乘用车。氢燃料电池技术在大规模市场上的应用过于乐观，10年内是不可能的，因为这背后的物理逻辑是不合理的。”

在推特上，马斯克说：氢燃料电池是什么？“智商税”，在汽车上使用是一个愚蠢的选择。

清华大学车辆与运输学院教授宋健认为，目前的制氢、储氢、运氢等方面都面临着成本过高的问题。以每天加氢500公斤的35兆帕外加氢站为例，建设成本高达1200万元左右，不包括土地成本；建造相同规模的充电站的成本不到十分之一。

氢燃料电池汽车本身的成本也很高。在氢燃料电池汽车动力系统中，燃料电池系统的成本约占总成本的三分之二。此外，氢燃料电池汽车的成本几乎是同级纯电动汽车的两倍。梅赛德斯-奔驰母公司戴姆勒宣布终止氢燃料电池驱动乘用车计划，因为制造氢燃料电池乘用车的成本太高了。

在能源转换效率方面，氢燃料电池汽车不如纯电动汽车。大众汽车集团发布的数据显示，纯电动汽车从其他能源转向电能的整体效率比为70%至90%；氢燃料电池车需要通过电解、压缩、液化等多个过程进行其他能源，最终效率仅为25%至35%。效率比低意味着汽车使用成本增加。