氫能在汽車上失敗了，但在卡車和船舶上獲得新生

撰文/ 吳 靜

編輯/ 黃大路

設計/ 師 超

來源/ The Verge by Andrew J.Hawkins

二十年前，氫燃料電池汽車似乎前景光明。

這些汽車很酷——內飾時尚、觸摸屏具有未來感的豪華轎車。它們非常環保，唯一的副產品是水蒸氣。監管機構也表示支持，承諾爲加氫基礎設施進行大筆投資。押注宇宙中最豐富的元素來對抗空氣污染，並最終對抗氣候變化，似乎是穩操勝券。

儘管已經售出了數萬輛汽車，並在加氫方面投入了數十億美元，但這一賭注尚未得到回報。

加州仍然是美國唯一一個擁有氫燃料基礎設施的州，目前運營的加氫站不到50個。汽車銷量實際上已經崩潰：2024 年上半年僅售出322輛燃料電池汽車，較去年同期下降82%。

加氫基礎設施似乎也瀕臨崩潰。加氫站正在關閉，仍在運營的加氫站也經常因技術問題和燃料短缺而暫停使用。氫氣的價格繼續攀升，生產問題和供應短缺擾亂了市場。

批評人士認爲，氫氣作爲減少交通碳排放的手段效率低下且不合邏輯。畢竟，電動汽車已經存在。特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克（Elon Musk）稱氫燃料電池汽車“愚蠢至極”。

但如果我們能找到更好的解決方案，氫能仍有可能成爲應對氣候變化的關鍵。儘管早期的嘗試失敗了，但各大公司仍在向該技術投入數十億美元。各國政府也在制定基礎設施規劃，並通過稅收抵免等政策，希望爲氫燃料電池汽車的發展提供幫助。

如果氫燃料電池汽車要繼續存在，就需要有更長遠的考慮。

出海

這艘在華爾街附近海域漂浮的船隻看起來與紐約擁堵水道中常見的其他船隻不同。

首先，它沒有像集裝箱船、油輪和垃圾駁船那樣冒出柴油煙霧。實際上，它根本沒有排放任何污染物。

這艘名爲“能源觀察者號”（Energy Observer）的船體外形優美，長100英尺，是原法國賽艇雙體船，改裝後安裝了太陽能電池板，慢慢地吸收陽光並將其輸送給甲板下方的四塊鋰離子電池中。這些面板幾乎覆蓋了船的整個表面，因此你要麼必須穿上特殊的布靴才能登船，要麼乾脆光腳上船。

去年四月的一個陰天，它剛剛完成了爲期七年的環球航行，訪問了許多國家，傳播可再生能源的福音。“能源觀察者”號基本上是一艘浮動實驗室，船上的六名船員可以對可持續能源進行實驗，以證明這種能源如何能夠爲各種船隻提供動力。

能源觀察者號的內部結構，其中由豐田製造的燃料電池產生部分電能▼

這艘船能夠通過三種不同的方式產生航行所需的所有能源。第一種是太陽能，通過前面提到的太陽能電池板實現。第二種是風能，通過兩根巨大的雙桅杆產生，這些桅杆看起來像兩片直立的機翼，船員們稱之爲“海洋之翼”，它們產生約30%的推進力，可以讓船速達到12節，而不會影響其電力消耗。

第三種是氫能。其工作原理如下：海水通過船體過濾進行脫鹽和淨化，然後通過電解器將水分解成氫氣和氧氣。然後，氫氣通過豐田燃料電池轉化爲電能，這種技術與豐田的氫動力轎車所使用的技術類似，後者只會排放水蒸氣而不是碳污染。

“這艘船的真正目的是生產氫氣，”這艘船的瑞士船長喬治·康蒂（George Conty）愉快地說，“利用可再生能源生產氫氣。”

“能源觀察者”號的航速並不快，最高時速約爲11節，比典型的雙體船慢得多。它的賽艇時代已經一去不復返了，因爲速度並不是這艘船的最終使命。這是一個示範項目，旨在證明可再生能源產生的氫氣可以成爲柴油和其他海上污染燃料的可行替代品。

航運約佔溫室氣體排放量的3%，與航空類似。總體而言，運輸業佔全球變暖排放量的四分之一以上。該行業脫碳將是一項巨大的挑戰，而鋰離子電池無法單獨完成這一任務。

能源觀察者團隊並不只是指望一艘100英尺長的雙體船來證明自己的觀點。它的繼任者，一艘名爲 Energy Observer 2（能源觀察者2號）的大型貨船，仍處於規劃階段。如果支持該項目的公司能夠籌集到足夠的資金來建造它——這將是一個很大的“假設”——它有可能證明液態氫值得與生物燃料、氨和天然氣等其他低碳替代品一起被討論。

一旦建成，能源觀察者2號將能夠運輸1100個20英尺長的集裝箱，航行1800海里——雖然不足以橫渡大西洋，但足以進行洲際旅行。與其前身一樣，這艘貨船也將使用豐田等汽車公司提供的氫燃料電池——只是數量要多得多。超過100個燃料電池，使用超過40噸液態氫，產生約4.8兆瓦的電力。

“世界上沒有哪個項目有這樣的能力。”這艘船的船長維克托·厄魯薩德（Victorien Erussard）告訴我。但他的項目已經遇到了與成本和燃料補給基礎設施等熟悉的問題。這不是一個輕鬆的過渡。要實現這一目標，需要更多的投資者、更多的支持者和更多真正相信氫能的人。

“還需要更多的船。”厄魯薩德說。

卡車用品

卡車也是通用汽車的強項。尤其是那些體型巨大、足以承載最重負載的卡車。

通用汽車是首批將氫燃料電池應用於汽車的汽車製造商之一。該公司1966年推出的Electrovan是一款經過改裝的GMC Handi-Bus，採用氫氧動力，據稱時速可達70英里，行駛里程可達150英里。

如今，該公司的燃料電池動力車輛看起來略有不同。通用汽車的Hydrotec部門正在投資重型卡車，比如採礦設備、水泥攪拌機和碼頭拖車，以及一些中型卡車。目的是利用氫氣來減少重工業的碳排放，而電動汽車充電速度較慢，不適合這一用途。

即使氫氣的加氫問題也很容易解決。重型卡車通常在像建築工地、倉庫、港口和採石場等封閉空間內運行。在這種情況下，加氫站可以集中分佈，爲整個氫燃料電池汽車車隊服務，沒有必要在每個住宅街角都設立加氫站。

Hydrotec 的執行董事查理·弗里斯（Charlie Freese ）告訴我，現在還處於“早期階段”。通用汽車仍在測試其技術，以瞭解哪些可行，哪些不可行。除了卡車外，還有與本田共同開發的立方體形狀的燃料電池包，被稱爲Power Cubes。這些立方體可以用來爲多種不同的車輛供電。它們甚至可以用作戶外活動用的固定式發電機，取代目前使用的那些骯髒的柴油發電機。

弗里斯說，其他汽車製造商，如豐田，在加氫基礎設施尚不完善的情況下，急於進入乘用車市場。2014年首次推出的豐田Mirai是首款主流氫燃料電池汽車，當時可能是一款開創性的車輛，但現在對許多車主來說卻成了沉重的負擔。

“很明顯，這不會是一次令人滿意的經歷，”弗里斯說，“這項技術最適合用於最重的車輛，即那些載重量大、行駛距離長、需要快速補給燃料的車輛。”

通用汽車尚未向消費者市場推出燃料電池汽車，但今年早些時候，其與本田的合資企業已經開始在密歇根州的工廠大規模生產燃料電池。一款基於雪佛蘭Silverado 5500的中型卡車即將問世。通用汽車認爲，這款卡車可能是最適合農民的作業卡車。

“不可能一開始就完美無缺。”弗里斯承認。美國大部分氫氣都是所謂的“灰氫”，也就是說，它是通過一種叫做蒸汽甲烷重整的過程生產的，這個過程會排放溫室氣體。希望最終能轉向由太陽能和風能等可再生能源生產的“綠氫”。但我們尚未達到這一階段。

“如果我使用氫燃料電池，我的車隊就會變得綠色，即使它是灰色氫。”弗里斯說，“隨着時間的推移，灰色氫可以被綠色氫取代。但這需要更多的基礎設施建設……它們必須共同成長。”

加氫計劃失敗

雅各布·布魯爾（Jacob Brouwer）是氫燃料的早期使用者之一。他駕駛豐田 Mirai 超過七年，被其平穩的加速、超長的續航里程和豪華的內飾所吸引。豐田提供的15000美元預付加氫卡也不錯。

但如今，他開着一輛特斯拉。加州大學歐文分校清潔能源研究所所長認爲，馬斯克製造的汽車比燃料電池汽車更可取，這反映出氫能的前景並不樂觀。他指責加州能源監管機構在推廣過程中犯了錯誤，未能達到承諾的200個加氫站，導致項目未能完成。

“我們只是沒有完成計劃，”布魯爾說，“我爲Mirai車主感到難過。”

儘管他親身體驗了這些缺點，但談到氫能的未來時，他並不像大多數人那樣悲觀。除了船舶和重型卡車外，他認爲燃料電池技術還有很多應用領域，包括拖拉機、公共汽車、貨運、火車、輕型混合動力汽車，甚至航空。

事實上，在燃料電池動力飛行方面已經有一些引人注目的實驗。Joby Aviation 正在開發其垂直起降飛機的氫動力版本，用於城市之間的長途旅行。美國航空公司最近同意從燃料電池航空初創公司ZeroAvia購買100臺氫電動發動機，爲其支線噴氣式飛機提供動力。

航空業脫碳尤其困難；飛機需要足夠輕才能飛行，而笨重的鋰離子電池會破壞這一比例。相比之下，氫氣幾乎是羽毛。

布魯爾表示，氫的用途甚至不僅限於交通運輸。水泥和鋼鐵約佔溫室氣體排放量的 12%。與電池相比，氫更適合用於水泥和鋼鐵生產的脫碳。數據中心的服務器爲人工智能的蓬勃發展提供動力——你也可以用氫氣運行這些數據中心。這樣的例子不勝枚舉。

但對於像氫這樣豐富的元素來說，找到它卻極其困難。

要使所有這些應用成爲現實，而不僅僅是像 Energy Observer 或通用汽車的 Power Cubes 那樣被美化的實驗，它們還需要燃料基礎設施的建設。電動汽車的情況從未如此糟糕。當然，電動汽車的公共充電體驗有很多不足之處。但電力卻有很大的領先優勢。

布勞爾說，“電力隨處可見，但氫卻不是。”

他認爲可以實現這一目標。拜登政府全力支持氫能，批准稅收抵免以支持綠色氫能的生產，併爲美國各地的區域生產中心撥款70億美元。對於普通豐田Mirai車主來說，情況仍然不容樂觀，但對於非輕型車輛而言，陰雲似乎正在消散。

布勞爾說：“我們正處於起步階段。”對於一項已有幾十年甚至幾百年歷史的技術，這樣想有點奇怪。但看起來氫終於可以發揮自己的作用了。