新能源汽车除了电动车，还有拿氢气当燃料的车。你听说过吗？

氢气，就是充到气球里，让气球飘起来的气体？烧氢气的汽车，难道要上天？

要是这样，那可是把氢气看得太轻了。这种气体不仅能充气球，还能燃烧，而且燃烧的产物只有水，可以说是一种绝对清洁的燃料。

以氢气做燃料的内燃机

所谓内燃机，顾名思义，是让燃料在自己肚子里燃烧的机器。

燃料燃烧时会放出热能，这种热能使空气膨胀，膨胀的空气又会推动内燃机的零件开始运转，这样又把热能转化为机械能。这样一番能量转换，汽车、飞机、轮船就跑起来了。

所以，从内燃机的设计原理上来说，只要能够燃烧的东西，都可以塞到它肚子里作为燃料。我们日常最熟悉的汽车，动力来源就是使用汽油作为燃料的内燃机。

1883年，德国科学家戴姆勒发明了第一台汽油内燃机。内燃机伴随着人类文明的工业化飞速发展。到了今天，即使面临着电力的挑战，仍然在各行各业当中稳居扛鼎大哥的位置。

但是，汽油毕竟是一种不可再生的资源。这可不是科学家说来吓唬人的，而且，汽油在不完全燃烧时会产生污染，产生一氧化碳、氮氧化物等等有毒气体，至于粉尘和烟雾就更免不了了。随着城市越来越大，城市里的车辆越来越多，早晚高峰越来越堵，一排排汽车停在马路上冒废气这件事，对环境和健康的危害也就越来越大。

因此，为了兼顾动力与环保，有一些科学家提出，还要内燃机，但不要汽油内燃机。也就是说，寻找更好的燃料来替代汽油。

氢气，似乎就是这样一个种子选手。

为什么说氢气是理想的燃烧气体？

首先，氢气作为燃料是绝对环保的。

氢气在氧气中燃烧，生成的产物只有水。在水中加入盐溶液，再施加电力，水又会分解为氢气和氧气。理论上来讲，整个过程不会产生任何有害物质。

其次，氢气的热值极高。热值是一个用来评估燃料放热效率的物理量。同等质量的燃料燃烧时，释放的能量越大，它的热值就越高，推动内燃机运转的能力就越强。

在人类现有的燃料中，除了核燃料，就属氢气的热值最高，比汽油高三倍。也就是说，同样的汽车使用一公斤氢气做燃料跑的距离，能比用一公斤汽油长三倍。

当然，使用氢气做燃料，肯定不可能在车屁股后边挂一串氢气球，而是要将氢气制成液化气，再把装有液化氢气的气瓶装载到车上。

早在1807年，瑞士科学家就着手研发使用氢气做燃料的内燃机。直到1972年，美国的洛斯阿拉莫斯国家实验室终于将一辆小轿车改造成了真正的氢内燃机车，在发动机里充满了液化的氢气之后，这台车开了274公里。

这个洛斯阿拉莫斯国家实验室可不简单，它是美国三大核武器实验室之一，世界上第一个原子弹就是它研制的。因此，水平稍微差一点的实验室都难以复制他们的成功，更别提把这款车量产了。

不过，看到他们的成功，苏联、德国等发达国家，还有我国都对氢内燃机产生了兴趣，在上个世纪七十年代到八十年代初纷纷展开自己的研究。不过，很长一段时间里，大家的产品还是只能在实验室里跑一跑。

终于，在2006年，福特发布了一款氢内燃机公交车E-450，这款车搭载V-10 型号氢能内燃机，能储存6.8升氢气。这款车首先被投放到美国弗洛里达州，随后也进入其他北美城市，由此标志着氢内燃机车正式进入人们的生活。

在2008年的北京国际车展，我国也出现了第一款氢内燃机跑车。这款车的设计由北京理工大学的团队主导，仍属概念车，然而表现良好。使用压缩氢气做燃料的情况下，性能与燃油车持平，燃料利用率高出燃油车，充满氢气之后续航距离达到230公里。其他国内车企也不遑多让，纷纷推出自己的氢能发动机。

其他车企巨头也都踏入氢内燃机领域，例如宝马在2007年推出的Hydrogen 7，还有马自达的氢/汽油双燃料MazdaRX-8。2021年，丰田公司甚至将一辆直接燃烧氢气的赛车开进耐力赛赛场，这台车的发动机专门为适应氢气燃料改造了喷嘴和火花塞，以保证燃料利用率。

不仅汽车，连造飞机的空客公司也开了新闻发布会，声称要在2035年投入使用零排放飞机。这款飞机以空客A380为基础，搭载CFM 发动机公司为它专门研发的氢内燃机和液态氢气储气罐，将在2026年首次试飞。

一时间，氢内燃机颇有做大做强的势头，眼看要成为下一个风口了。但是，在我们的日常生活中，却很少听说谁家真的买了氢气做燃料的汽车，连事事赶时髦的大明星，也没见谁有这么一台能上天的车。

那么，是哪里出了问题呢？

氢内燃机的缺点

要使用氢气做燃料，首先要获得大量的氢。然而，目前工业上大规模制备氢气的方法很难满足将氢气作为燃料的需要。

工业制备氢气的方法主要有电解水、裂解天然气、将水蒸气通过灼热的煤等几种方法。后两种方法本身就会产生大量污染，与环保的目的背道而驰，只有电解水看起来还像那么回事。

电解水制氢，需要在水中加入硫酸盐等盐类物质，将水变成盐溶液再将直流电通入水中，这样制得的氢气纯度极高。可是，电是要钱的啊！

要制备1标准立方的氢气，按照工业电价估算出的成本在3.7元左右。而1标准立方天然气的价格虽说各地不同，不过总归在2到3元左右。

天然气本身就是一种燃料，既然氢气这么贵，为什么不直接烧天然气算了？

再说，天然气做动力的车，咱老百姓还更熟悉呢。

没错，有些驾龄的老司机可能还记得，天然气汽车或者叫燃气汽车确实有一阵子风头很盛，看起来像是要取代燃油车，成为新一代车型。可是，燃气汽车并没有大规模推广开来，现在更是几乎销声匿迹了。

燃气汽车曾经遇到的困境，也是氢气汽车不得不面对的挑战。

首先，气态燃料的能量密度比汽油、柴油等液态燃料低。也就是说，无论怎么压缩、液化，相同大小的储气罐和储油罐，前者能储存的能量更少，这就进一步导致气态燃料车的续航能力降低。

其次，曾经的燃气汽车发动机往往是从汽油发动机改制而来，对氢气的利用效率低。从使用感受上来说，就是动力不如直接烧汽油。

最后，则是司机们心里绕不过去的坎：安全。

从数据上来看，氢气的燃点超过650℃，而汽油的燃点只有427℃，万一不幸发生事故，汽油其实比氢气更容易引发火灾。另外，氢气在空气中的爆炸极限是4.0%到75.6%，也就是说，空气中至少混有4.0%的氢气才会引发爆炸。而汽油的爆炸极限是1%到7%，在空气中混有1%的汽油就足以引发爆炸。所以，数据能够证明氢气作为燃料的安全性优于汽油。

类似的争论在天然气和汽油之间也存在过。然而，实验室里的数据毕竟比不上老司机揣在自己心里的账本，在油改气时代，不少出租车师傅都将自己的燃气车戏称为“移动炸弹”。购置私家车的车主在想到老婆孩子时，也老老实实换成了纯燃油车。

那么，氢气这种绝对环保的燃料，真的没有机会发光发热了吗？

氢燃料电池

科学家们肯定不会这么知难而退，否则就不会有人类文明了。

不少对氢能源富有信心的科学家踏上了另一条赛道：氢燃料电池。

氢燃料电池是一种通过充入氢气来维持电力的电池，本质上也是依赖化学反应的燃料电池，只不过这种燃料是氢气，产物只有水，相比于传统电池和充电电池都更加环保。

这种电池的原理是使氢气通过一种带有催化剂的膜。在催化剂作用下，氢气从电池阳极通过膜之后，氢气分子失去了带负电的电子，只有带正电的质子通过了膜，到达阴极。这些失去的电子则会通过外部电路到达阴极，与空气中的氧气反应变成水。这样，就将氢气内部蕴含的化学能转换为了电路中的电能。

这个过程听上去极为科幻，不过，这种电池已经帮助人类完成了一个小项目。那就是美国的阿波罗计划。1971年，阿波罗15号计划将两名宇航员送上月球，他们所驾驶的登月车正是由氢燃料电池提供动力。

在上个世纪，氢燃料电池车的最高时速就能达到101公里以上，续航能力更是超过190公里。

如今，氢燃料电池更频频出现于各大车企的明星产品之中，例如丰田推出的Mirai。奔驰更是在2020年发布了使用氢燃料电池的概念卡车。

但是，困扰氢燃料电池的难题仍然是造价，因此相应车型售价也高，只有少部分人群能够尝鲜，难以向大众推广，这又导致了例如加氢、维修保养等配套服务的不完善。有些企业也因为市场前景不明朗而中断了氢燃料电池车型的研发，转投电力汽车。

看来，氢能源虽然美好，但是想要从展示台来到我们身边，还有很长的一段路啊。