深圳市无人机行业协会氢能专业委员会主任
高级工程师
吕大明
氢能无限好只是推进难。氢气氧气化合生水供电，被推崇为人类社会可再生清洁能源终极解决方案。汽车用氢与燃油相比，安静无污染，而氢气的重量能量密度是燃油三倍，消耗等重氢气则续航里程更远。日本丰田2014年推出氢能汽车Mirai，其高压储氢瓶的关键指标“重量储氢比”5.7%为世界商业化氢能车指标之最，加满氢5kg仅3分钟，续航约500km。然而基于高效氢能又精工制造的氢能汽车，全球年销几千辆，不及燃油车销量之万一！问题出在哪儿？其实，市场反应最直接，既不绕弯也不遮掩，黄金法则是“物美价廉”，“美”涉及方方面面，“廉”更直截了当。显然主要问题是出在一个“贵”字上！
仔细分析，其实除安全外，氢气还有太占空间的大毛病，其“体积能量密度”是燃油三千分之一！因此要想用好氢，就要妥善解决“储氢空间”难题。虽有液氢、液储氢、固储氢以及重整制氢等方案，但目前主流仍是“高压”储氢——压缩氢气体积尽量少占空间。国内外通用35MPa和70MPa两个标准，氢气储运设备采用20MPa标准。在此高压条件下，氢气体积被压缩几百倍，用起来方便多了。
首款丰田Mirai采用70MPa高压储氢罐，容氢量122.4升，双罐总重87.5kg，储罐偏重不便搬运，置于车内是合理设计。其它品牌氢能车所用高压储氢罐低于5.7%，综合效率也逊于丰田，要同样续航只能加大氢气储量，使储氢容器更大更重，也更应置于车内，导致加氢站成为刚需。这也顺理成章地形成国内外推进氢能汽车主流技术路线的两大特征：【1】车载式高压储氢罐和【2】加氢站。
加氢站源于国外，已有几十年历史和诸多相关专利布局，加之造价不菲、占地又费时，所涉及庞大投入必然会以各种形式最终转嫁到消费者头上。另外特别需要注意：我国现有壹拾壹万座加油站和数百万员工，一旦氢升油降加氢站林立，加油站业务渐趋枯竭，十多万座加油站和数百万员工将何去何从？！
加氢站将储罐中20MPa氢气现场升压给车加氢，因氢气加压必然升温，加压快则升温快，为确保操作安全需控制升压速度，普通程序要15分钟以上。丰田3分钟加满氢的专利技术，先将20MPa氢气预先制冷到-40℃再升压最高到87.5MPa，加氢速度因此而加快，但增加相关设备和降温升压所耗电能的费用一定是要消费者分担的。
丰田Mirai的70MPa高压储氢罐属于Ⅳ型内压型高压容器，用高性能塑料制作密封内胆，外部再用浸润特种树脂的超高强碳纤维超长大丝束多层缠绕，最外围是浸润树脂的玻璃纤维缠绕层，其工艺流程技术专利密布，涉及精密计算而不断精准变化的缠绕角度和层数、精准控制缠绕的方向、力度和速度，分多层反复缠绕程序，以及静等养护流程，耐心成就其最佳效果，以确保高压储氢罐之氢气密封达标和耐压强度尤其是持久度足够安全。一般说，从下料到制成品入库，单罐制程需要数小时到十数小时。显然：工时不菲、场地不菲、则资金占压不菲，因此Ⅳ型高压储氢罐成本不菲！
其实，只要造得出来，这些都还算是小事，真正的麻烦在于：使用多年最终车辆淘汰储氢罐报废，对于废罐该如何进行无害化、资源化处理？曾请教业内专家却无一能提供合理的解决方案：碳纤玻纤与树脂紧密结合浑然一体，无法低成本分离，也就难以回收再利用！我国汽车保有2亿5千万辆，基于此估算：待氢能汽车普及至8成，按平均车龄10年为限，年新增/淘汰2千万辆；每5辆车的车载式高压储氢罐合起来占据空间1m3，废罐堆放空间年需高达400万m3，平地起堆4米高，占地1500亩！如果年年照此增长，太恐怖了！这难道不是社会综合资源的被侵占被糟蹋和我们生存环境的被破坏吗？！这些人为灾难的处理成本是否也要沉重地转嫁给消费者呢？！
经简要分析知：因储氢容器太重，则【1】储氢容器置于车内，计入车辆总成本，贡献“买车贵”；【2】刚需加氢站和长罐运氢车，再加其它服务，合力推高用氢成本，贡献“用氢贵”。有“贵”字重压，广大消费者自然望而却步。政府通过补贴刺激，但杯水车薪，破财赚吆喝，绝对不可持久。只有实事求是与时俱进，认真“望闻问切”，确诊“步履维艰”困境之病的病灶病穴，辩症施治精准针灸点穴，方可四两拨千斤，手到病除！
经分析得知，一直以来导致氢能汽车难以规模化推进的沉疴痼疾究竟在何处？就在储氢容器太“重”！如果高压储氢罐的重量就像煤气罐甚至更轻，加油站的普通员工拎得动也能熟练“换罐”，就如同更换家用煤气罐，我们国家就无需耗费巨资、划拨宝贵土地、费神耗时地广建加氢站，也无需置办昂贵的长罐运氢车，而只需充分利用好遍布城乡的加油站，培训好加油站员工能熟练优质地更换储氢罐，配置好有资质的便携式高压储氢罐运输车队，就可以彻底解决“加氢难”、“加氢贵”的难题。随着氢能汽车逐渐普及，“油降气升”业务同时和谐地平稳过渡转换，11万座加油站和数百万员工平稳融入氢能汽车新时代，加油站主要资产得以顺利保值增值，可以预见，无需政府补贴，就使购买氢能汽车和加注氢气成本自然地大幅下降：用户购买氢能汽车不再支付昂贵的车载式高压储氢罐而改为押金租用“便携式储氢罐”，氢能汽车购车成本必定大幅降低；而不建加氢站无需长罐运氢车则用户加氢成本也大幅降低。事实上只要【1】氢能车物美价廉；【2】加氢便宜方便又快捷，那么广大消费者必定趋之若鹜，氢能汽车销量必定迎来井喷，氢能产业如旭日东升指日可待。
至于便携式高压储氢罐，【1】用户“租赁”：用罐缴押金，还罐退押金；【2】国家在远离居民的安全地区，选择靠近电网、交通便利、有丰富洁净水源之地，合理规划建设可再生清洁电能电解水制氢厂。制氢厂用“绿电”制氢，并对“便携式储氢罐”的周转业务，负责安全检测、加注氢气、更新档案数据、质检打标，而后入库待发。对周转安检淘汰罐100%登记回收并资源化分解归类，按再生原材料入库待运。
周转安检制度确保便携式高压储氢罐具有极好的动态安全性，由于其容量≦10kg（多数为5-7kg），则燃爆当量远低于数百kg的运氢车储罐和加氢站储氢罐。配置具有安全资质的专业运输企业，使用经济实惠的普通厢式货车（大小皆可）承运，运氢成本大幅下降；在专用物联网大数据导航信息指挥下，及时给各个加油站点分配所需数量的储氢罐周转，在分区内待命，小范围漫游，及时保障供给。
汇聚东方智慧，走实事求是“多快好省”之路，用“便携式高压储氢罐”取代“车载式高压储氢罐”，让氢能汽车彻底摆脱对加氢站的“刚需”。这一以“无”车载式高压储氢罐和“无”加氢站为特色的全新“双无”技术路线，彻底颠覆了半个世纪以来的氢能汽车加氢模式，以及基于其上的推广路线，带着“变道超车”高度自信的勇毅风采，避开既有的无数人为障碍，大踏步奔向辉煌的明天！
本文撰写于2022年9月3日
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