氫燃料電池什么原理，能否替代鋰電池？馬斯克為何說(shuō)它很愚蠢？

說(shuō)到新能源車，馬上就會(huì)想到鋰電池，兩者似乎牢牢地綁定在了一起，不可分割。

但作為新能源車的動(dòng)力來(lái)源，鋰電池其實(shí)并不完美。它最令人詬病的一個(gè)缺點(diǎn)就是安全性。自新能源車問(wèn)世以來(lái)，鋰電池自燃起火的新聞就時(shí)常出現(xiàn)，這倒不是因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，而是由鋰這種元素自身的物理特性決定的。所以鋰電池怕高溫、怕碰撞，怕過(guò)充，還怕過(guò)放，而解決這些問(wèn)題的唯一方法就是給鋰電池加裝大量的物理及電子系統(tǒng)保護(hù)。這些保護(hù)裝置會(huì)極大增加鋰電池的自重，進(jìn)而引發(fā)一系列新問(wèn)題的出現(xiàn)。

一般而言，一輛新能源車中鋰電池的重量就要占到整個(gè)車重的三分之一，這極大地提高了輪胎的磨損率，同時(shí)也給整個(gè)車身的結(jié)構(gòu)配置造成了困難。

既然鋰電池有著這樣無(wú)法解決的缺陷，未來(lái)是否會(huì)出現(xiàn)其它種類的電池替代鋰電池呢？氫燃料電池或許是一個(gè)選擇。“氫燃料”這三個(gè)字一擺出來(lái)，就給人一種不太安全的感覺(jué)，不過(guò)不用擔(dān)心，這種電池雖然是使用氫作為燃料，但其工作時(shí)并不會(huì)真的發(fā)生猛烈燃燒，而是以一種相對(duì)溫和的方式放電。

氫燃料電池的基本構(gòu)造與大多數(shù)電池?zé)o異，同樣是由三部分組成，兩邊分別是陽(yáng)極和陰極，中間則夾著一層電解質(zhì)膜。

氫氣在氫燃料電池中并不是以氣體的形式存在的，而是在被壓縮了700倍之后，成為了能量密度極高的液態(tài)物質(zhì)。這些液態(tài)氫被持續(xù)輸入到電池的陽(yáng)極，與其中用鉑打造的金屬催化膜反應(yīng)，被氧化為帶正電的氫離子和帶負(fù)電的電子。這種氧化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱量，這就是氫燃料電池“燃燒”的方式了。

之后，帶正電的氫離子會(huì)通過(guò)中間的電解質(zhì)膜聚集到陰極，而負(fù)電荷沒(méi)有辦法通過(guò)這道電解質(zhì)膜，于是它們只好從外部電路前往陰極，這樣一來(lái)電流就產(chǎn)生了，這就是氫燃料電池工作的基本原理。

與鋰電池相比，氫燃料電池有何優(yōu)勢(shì)呢？那可多了。首先壓縮氫氣的能量密度高，可以達(dá)到每公斤40000瓦時(shí)，而鋰電池的極限也難以達(dá)到每公斤300瓦時(shí)，差距很大，這意味著在重量相同的情況下，氫燃料電池的續(xù)航里程要比鋰電池大得多。而且氫燃料電池不需要充電，而是通過(guò)加氫來(lái)補(bǔ)充，這就和傳統(tǒng)燃油車一樣，不需要長(zhǎng)時(shí)間充電耽誤時(shí)間了。

最關(guān)鍵的是氫燃料電池很安全，因?yàn)闅浜茌p，一旦意外著火，可以馬上打開(kāi)泄壓閥，氫氣會(huì)快速噴向高空，既不會(huì)燒到自己，也不會(huì)燒到別人。

既然氫燃料電池有這么多優(yōu)勢(shì)，為什么埃隆·馬斯克會(huì)說(shuō)它很愚蠢呢？這是因?yàn)樵跉淙剂想姵氐膬?yōu)勢(shì)之外，的確也存在著不少缺陷。氫雖然是宇宙中最多的元素，但由于它太輕了，會(huì)直接逃逸到宇宙之中，所以地球上的氫基本都是以化合物的形式存在的。

這意味著要用氫做燃料，首先就得把它從化合物中提取出來(lái)。

提取氫的辦法有兩個(gè)，最常見(jiàn)的方法就是用天然氣和高溫水蒸氣結(jié)合的方式生產(chǎn)出氫氣，首先這個(gè)過(guò)程并不環(huán)保，其次，既然要用天然氣來(lái)生產(chǎn)氫氣，為什么不直接用天然氣來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車呢？第二個(gè)方法就是我們最熟悉的電解水制氫了，這就更奇怪了，既然已經(jīng)有了電，為什么不直接去驅(qū)動(dòng)汽車，反而用它來(lái)生產(chǎn)氫氣，再驅(qū)動(dòng)汽車，這一來(lái)一回?fù)p耗可就大了。無(wú)論使用哪一種方法制氫，成本都要比使用鋰電池高得多，這就是氫燃料電池發(fā)展中面臨的最大障礙。