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，怕過充，還怕過放，而解決這些問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，不過不用擔(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)通過中間的電解質(zhì)膜聚集到陰極，而負(fù)電荷沒有辦法通過這道電解質(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。