新能源汽車除了電動車，還有拿氫氣當燃料的車。你聽說過嗎？

氫氣，就是充到氣球里，讓氣球飄起來的氣體？燒氫氣的汽車，難道要上天？

要是這樣，那可是把氫氣看得太輕了。這種氣體不僅能充氣球，還能燃燒，而且燃燒的產物只有水，可以說是一種絕對清潔的燃料。

所謂內燃機，顧名思義，是讓燃料在自己肚子里燃燒的機器。

燃料燃燒時會放出熱能，這種熱能使空氣膨脹，膨脹的空氣又會推動內燃機的零件開始運轉，這樣又把熱能轉化為機械能。這樣一番能量轉換，汽車、飛機、輪船就跑起來了。

所以，從內燃機的設計原理上來說，只要能夠燃燒的東西，都可以塞到它肚子里作為燃料。我們日常最熟悉的汽車，動力來源就是使用汽油作為燃料的內燃機。

1883年，德國科學家戴姆勒發明了第一臺汽油內燃機。內燃機伴隨著人類文明的工業化飛速發展。到了今天，即使面臨著電力的挑戰，仍然在各行各業當中穩居扛鼎大哥的位置。

但是，汽油畢竟是一種不可再生的資源。這可不是科學家說來嚇唬人的，而且，汽油在不完全燃燒時會產生污染，產生一氧化碳、氮氧化物等等有毒氣體，至于粉塵和煙霧就更免不了了。隨著城市越來越大，城市里的車輛越來越多，早晚高峰越來越堵，一排排汽車停在馬路上冒廢氣這件事，對環境和健康的危害也就越來越大。

因此，為了兼顧動力與環保，有一些科學家提出，還要內燃機，但不要汽油內燃機。也就是說，尋找更好的燃料來替代汽油。

氫氣，似乎就是這樣一個種子選手。

首先，氫氣作為燃料是絕對環保的。

氫氣在氧氣中燃燒，生成的產物只有水。在水中加入鹽溶液，再施加電力，水又會分解為氫氣和氧氣。理論上來講，整個過程不會產生任何有害物質。

其次，氫氣的熱值極高。熱值是一個用來評估燃料放熱效率的物理量。同等質量的燃料燃燒時，釋放的能量越大，它的熱值就越高，推動內燃機運轉的能力就越強。

在人類現有的燃料中，除了核燃料，就屬氫氣的熱值最高，比汽油高三倍。也就是說，同樣的汽車使用一公斤氫氣做燃料跑的距離，能比用一公斤汽油長三倍。

當然，使用氫氣做燃料，肯定不可能在車屁股后邊掛一串氫氣球，而是要將氫氣制成液化氣，再把裝有液化氫氣的氣瓶裝載到車上。

早在1807年，瑞士科學家就著手研發使用氫氣做燃料的內燃機。直到1972年，美國的洛斯阿拉莫斯國家實驗室終于將一輛小轎車改造成了真正的氫內燃機車，在發動機里充滿了液化的氫氣之后，這臺車開了274公里。

這個洛斯阿拉莫斯國家實驗室可不簡單，它是美國三大實驗室之一，世界上第一個原就是它研制的。因此，水平稍微差一點的實驗室都難以復制他們的成功，更別提把這款車量產了。

不過，看到他們的成功，蘇聯、德國等發達國家，還有我國都對氫內燃機產生了興趣，在上個世紀七十年代到八十年代初紛紛展開自己的研究。不過，很長一段時間里，大家的產品還是只能在實驗室里跑一跑。

終于，在2006年，福特發布了一款氫內燃機公交車E-450，這款車搭載V-10 型號氫能內燃機，能儲存6.8升氫氣。這款車首先被投放到美國弗洛里達州，隨后也進入其他北美城市，由此標志著氫內燃機車正式進入人們的生活。

在2008年的北京國際車展，我國也出現了第一款氫內燃機跑車。這款車的設計由北京理工大學的團隊主導，仍屬概念車，然而表現良好。使用壓縮氫氣做燃料的情況下，性能與燃油車持平，燃料利用率高出燃油車，充滿氫氣之后續航距離達到230公里。其他國內車企也不遑多讓，紛紛推出自己的氫能發動機。

其他車企巨頭也都踏入氫內燃機領域，例如寶馬在2007年推出的Hydrogen 7，還有馬自達的氫/汽油雙燃料MazdaRX-8。2021年，豐田公司甚至將一輛直接燃燒氫氣的賽車開進耐力賽賽場，這臺車的發動機專門為適應氫氣燃料改造了噴嘴和火花塞，以保證燃料利用率。

不僅汽車，連造飛機的空客公司也開了新聞發布會，聲稱要在2035年投入使用零排放飛機。這款飛機以空客A380為基礎，搭載CFM 發動機公司為它專門研發的氫內燃機和液態氫氣儲氣罐，將在2026年首次試飛。

一時間，氫內燃機頗有做大做強的勢頭，眼看要成為下一個風口了。但是，在我們的日常生活中，卻很少聽說誰家真的買了氫氣做燃料的汽車，連事事趕時髦的大明星，也沒見誰有這么一臺能上天的車。

那么，是哪里出了問題呢？

要使用氫氣做燃料，首先要獲得大量的氫。然而，目前工業上大規模制備氫氣的方法很難滿足將氫氣作為燃料的需要。

工業制備氫氣的方法主要有電解水、裂解天然氣、將水蒸氣通過灼熱的煤等幾種方法。后兩種方法本身就會產生大量污染，與環保的目的背道而馳，只有電解水看起來還像那么回事。

電解水制氫，需要在水中加入硫酸鹽等鹽類物質，將水變成鹽溶液再將直流電通入水中，這樣制得的氫氣純度極高?？墒牵娛且X的??！

要制備1標準立方的氫氣，按照工業電價估算出的成本在3.7元左右。而1標準立方天然氣的價格雖說各地不同，不過總歸在2到3元左右。

天然氣本身就是一種燃料，既然氫氣這么貴，為什么不直接燒天然氣算了？

再說，天然氣做動力的車，咱老百姓還更熟悉呢。

沒錯，有些駕齡的老司機可能還記得，天然氣汽車或者叫燃氣汽車確實有一陣子風頭很盛，看起來像是要取代燃油車，成為新一代車型?？墒?，燃氣汽車并沒有大規模推廣開來，現在更是幾乎銷聲匿跡了。

燃氣汽車曾經遇到的困境，也是氫氣汽車不得不面對的挑戰。

首先，氣態燃料的能量密度比汽油、柴油等液態燃料低。也就是說，無論怎么壓縮、液化，相同大小的儲氣罐和儲油罐，前者能儲存的能量更少，這就進一步導致氣態燃料車的續航能力降低。

其次，曾經的燃氣汽車發動機往往是從汽油發動機改制而來，對氫氣的利用效率低。從使用感受上來說，就是動力不如直接燒汽油。

最后，則是司機們心里繞不過去的坎：安全。

從數據上來看，氫氣的燃點超過650℃，而汽油的燃點只有427℃，萬一不幸發生事故，汽油其實比氫氣更容易引發火災。另外，氫氣在空氣中的爆炸極限是4.0%到75.6%，也就是說，空氣中至少混有4.0%的氫氣才會引發爆炸。而汽油的爆炸極限是1%到7%，在空氣中混有1%的汽油就足以引發爆炸。所以，數據能夠證明氫氣作為燃料的安全性優于汽油。

類似的爭論在天然氣和汽油之間也存在過。然而，實驗室里的數據畢竟比不上老司機揣在自己心里的賬本，在油改氣時代，不少出租車師傅都將自己的燃氣車戲稱為“移動”。購置私家車的車主在想到老婆孩子時，也老老實實換成了純燃油車。

那么，氫氣這種絕對環保的燃料，真的沒有機會發光發熱了嗎？

科學家們肯定不會這么知難而退，否則就不會有人類文明了。

不少對氫能源富有信心的科學家踏上了另一條賽道：氫燃料電池。

氫燃料電池是一種通過充入氫氣來維持電力的電池，本質上也是依賴化學反應的燃料電池，只不過這種燃料是氫氣，產物只有水，相比于傳統電池和充電電池都更加環保。

這種電池的原理是使氫氣通過一種帶有催化劑的膜。在催化劑作用下，氫氣從電池陽極通過膜之后，氫氣分子失去了帶負電的電子，只有帶正電的質子通過了膜，到達陰極。這些失去的電子則會通過外部電路到達陰極，與空氣中的氧氣反應變成水。這樣，就將氫氣內部蘊含的化學能轉換為了電路中的電能。

這個過程聽上去極為科幻，不過，這種電池已經幫助人類完成了一個小項目。那就是美國的阿波羅計劃。1971年，阿波羅15號計劃將兩名宇航員送上月球，他們所駕駛的登月車正是由氫燃料電池提供動力。

在上個世紀，氫燃料電池車的最高時速就能達到101公里以上，續航能力更是超過190公里。

如今，氫燃料電池更頻頻出現于各大車企的明星產品之中，例如豐田推出的Mirai。奔馳更是在2020年發布了使用氫燃料電池的概念卡車。

但是，困擾氫燃料電池的難題仍然是造價，因此相應車型售價也高，只有少部分人群能夠嘗鮮，難以向大眾推廣，這又導致了例如加氫、維修保養等配套服務的不完善。有些企業也因為市場前景不明朗而中斷了氫燃料電池車型的研發，轉投電力汽車。

看來，氫能源雖然美好，但是想要從展示臺來到我們身邊，還有很長的一段路啊。