就因为马斯克2019年的那句“fool cells”,不信邪的SCG(Scuderia Cameron Glickenhaus,大体上可以被当作一家与赛车工程有紧密联系的北美公司)愣是鼓捣出来一辆燃料电池的Baja 1000赛车,并主动邀约Cybertruck(参数|询价)同场竞技。

虽然特斯拉目前还没什么回应,但人们显然已经意识到了什么:燃料电池究竟是被看低还是高估了?今天,我们干脆只针对二者互相的优劣做个简单比较。

祸从口出

马斯克大概打死也没料到,自己在Cybertruck首发会上“燃料电池是垃圾”的吐槽居然能被惦记这么久,自然也更茫然于会有人要求Cybertruck去跑2023年Baja 1000越野赛的事实:接下来该怎么说好呢?

分秒必争的赛场环境暂且放一边(毕竟真搞出来也未必适合民用),我们先站在特斯拉的角度,考量一下以现有的三电技术水平,在野外这类气候和负载情况恶劣的环境下,电动汽车有什么优势和劣势吧。

先考虑优势。相比燃料电池车,纯电动车最大的优势自然在于结构简单、可能出现的故障也相对固定:它们不需要再添加燃料箱和燃料电池,需要安排的核心部件无非在于三电系统。由此再进一步,纯电动车的自重(或者至少重量分布)大概也能占点便宜。

至于缺憾,纯电汽车的劣势则主要体现在技术的实际应用上。电动汽车储能的部分——电池,其质量并不会随着能量的消耗而变少,因而一旦发生事故,足以支持车辆行驶几百公里的能量便会在短时间内集中爆发,危险性相对较高。

另一方面,如今的电池技术仍然难以满足汽车在高负载条件下的长途出行需求。奥迪都在琢磨给自家电动达喀尔赛车加增程器的事儿,可见纯电汽车在荒郊野岭的自持能力是多么有限。

再就是纯电动车在高温环境下可能的效率下降问题。受电池结构限制,动力电池实际上用于储能的电极材料无法做到随用随取,高温下自发反应的势头会上升,储能效率就会打折扣。而燃料电池在这个问题上则正好相反,高温环境下它的能耗表现理论上能更好。

简单来说,和燃料电池车相比,纯电动车的各项特点似乎显得不是那么鲜明:后者的优势主要体现在结构安排上,而实际应用中仍有改进之处。

另一种可能?

在对纯电动车的主要问题做了总结之后,作为全新对手的燃料电池车又有哪些特性呢?这里先做个说明,为了避免讨论上的混乱,接下来如果没有专门说明,所提及的燃料电池车都指采用质子交换膜、并有额外蓄电池作为储备的车辆——它们是目前乘用车领域最常见的类型。

由于仍然处于研发及应用上更基础的阶段,燃料电池车的一些特性现在还在墙头骑着,利害关系还需看技术的进一步发展。简单来说,现在它比较占便宜的地方主要在这几点上:

燃料相对清洁且来源广泛。这个不用过多解释,水是地表最容易获取的氢源,而地球上海水占了绝大多数面积。

充能耗时短,和加油大致处于一个量级。对比动辄按小时计算的纯电动车充电时长,氢燃料只需管好加注就行。

对高温的适应性相对较强,这一点可以参考前面“随用随取”原则的解释。

安全性较高。由于氢气的密度实在太小,储氢罐一旦泄漏,氢气逸出至高层大气的速度将很快,反而难以在事故发生地附近积聚到容易爆燃的浓度。说得通俗点,氢燃料罐泄漏事故的风险要比燃油车的同类事故还小得多。

如果不局限于汽车和燃料本身,燃料电池还能向人们展现其强大的适应性:小到手机、大到发电厂,它都能有效供能。对手机这类个人物品,快捷充电的特性同样适用;而对大型发电厂,它还能创造热电联产的可能性,进而降低城市集中供暖的成本。

另外,如果结构和催化剂条件允许,氢燃料电池本身还能成为很好的制氢设备。这对于发电行业而言,意味着更直观、损耗也更少的冗余电量储备。

优化余地仍不小

前面那些看起来很美好,对吧?实际上燃料电池——尤其氢燃料电池,相对于纯电动力的劣势也显得异常极端。随便想想,我们就能意识到这些问题:

虽然原料易于获取,但纯氢本身的产量却难以满足当今社会的需求。同理,储氢、运输氢也都是麻烦,高效的方案基本还停留在实验室阶段。

对催化剂要求较高。由于应用领域的研究尚在起步阶段,人们暂时没发现较好的、高效且经济的催化剂,只能用通用性较强的铂作为替代。嗯,这东西无论用途还是价格,可比钴贵重太多了……

氢的能量密度太低了。氢的热值和密度都不高,这决定了同样容积的燃料罐,用于储氢的话其所能携带的能量总量自然偏低。如果想追求高性能或长续航就必须加大燃料罐,但这又会影响车内其他设施的布置。

除了这些,燃料电池在实用方面同样存在缺陷,最明显的例子就是其可靠性和耐用性尚需优化。燃料电池需要长期在高温下工作才能保障输出效率,而我们都知道,高温、高湿度(生成物是水)的环境对材料本身并不友好。

还有一点值得关注:由于启动阶段输出乏力,现在主流的氢燃料电池乘用车往往需要配备动力电池作为后备能源,等到“暖车”过程结束后,燃料电池才能输出可观的动力。换言之,在找到合适的低温催化剂之前,氢燃料电池车恐怕都得保留这种相对复杂的结构模式,而这无疑进一步挤占了本就被燃料罐挤占过一遍的空间。

这么看的话,SCG向特斯拉挑战故意选在赛车场的理由并不简单——相比民用车,赛车可不在乎这些更偏向应用领域的成本问题,能坐进去一个人开车就行。那么,特斯拉还有兴趣应战么?