2014年末，丰田发布了量产版丰田的氢燃料电池车Mirai(意为“未来”)，并宣布将在率先在日本本土上市。这显然不是氢能或燃料电池车(下文称FCV)第一次走入我们的视线。21世纪初美国总统布什和欧盟委员会主席普罗迪曾联合开展对氢能的研究，但在10年后也无功而返，美国投入的7.2亿美元的研究基金很大一部分后来被美国能源部部长朱棣文改用于对车用动力电池的研究，不得不说是一种向理性的回归。如今，以日本丰田、本田、韩国现代、德国奔驰等公司为代表的一干车企再次将燃料电池车拉上车展的展台甚至经销商的展厅，是更高的技术让FCV重获希望还是另一个政治陷阱?值得我们深入剖析。
Mirai为何物？FCV为何物？
丰田Mirai来得突然么?其实并不突然。丰田对于FCV的研究从1992年就开始了，比汽油-电力混动车(下文称HEV)还要早一些。但由于相关技术比如燃料电池反应堆(特别是质子交换膜)、储氢罐的发展相对滞后，其脚步一直不如HEV快，而成本一直非常高。在Mirai发布之前，丰田也曾在2002年制造过6台基于FCHV-4试验车的FCHV展示车，4台供给日本政府使用，2台供给美国加州的加州大学Irvine分校和Davis分校使用。此后2008年，丰田又推出过后继车型FCHV-adv，里程更长、冷天环境的启动能力也有了提高，不过其过高的月租金(上万美元)显然和此次上市的Mirai不可同日而语，相较之下，同时期的普锐斯已经进入了收回初期开发成本、大面积攻占美国节能车领地的黄金时代。
我想更大部分的读者和我此前一样，对FCV并没有十足的了解。那我们先来从最浅层的工程技术看一看它到底是个什么构造。FCV是Fuel Cell Vehicle的简称。所谓Fuel Cell燃料电池是个高中化学有所涉及的概念，其实就是以原电池的形式，让原本需要点燃反应的两种物质(燃料和助燃剂)进行反应并放电的一种特殊的电池。从汽车的角度讲，FCV实际上可以被看作一种电动车，电池从一个储能部件变成了一个中间蓄能部件，而储能的功能由燃料蓄罐代替。广义上讲，FCV并不一定是烧氢气的车，但就目前而言，没有主流公司在研发诸如甲醇FCV或乙醇FCV的车型，因此，后文中提及的FCV仅指氢燃料FCV。
FCV和HEV的关系
事实上，FCV和HEV从构造上是十分接近的。
Figure 3 Prius的动力系统
第一眼看到这两张图片肯定感觉是Mirai好复杂、Prius好简单。事实上也确实如此，甚至由于Prius的混动系统如此优雅而简洁，笔者花了好久才找到了这个相对比较直接的透视图片。说回到二者的近似点——我们知道Prius采用的power-split式混动系统通过一个行星齿轮系让内燃机的动力输入和电机的动力输入以及车轮的动力输出三者耦合在了一起，因此会在不同的工作状态下以不同的形式工作。然而在FCV上，虽然有镍氢动力电池(下文简称镍氢电池)和氢燃料电池反应堆(下文简称反应堆)，但后者并不可直接提供扭矩输入。也就是说，车的驱动力唯一来自于电机。所以从这个角度讲，FCV可以被称为“纯电动车”(Pure EV)。但由于车辆的工作状态会有加速、减速、巡航多种，当动力需求大时电力可以来自于反应堆和镍氢电池，而动力需求小时可以仅来自于镍氢电池。从这个角度讲，FCV又可以被称为“混动车”(HEV)。不管怎么界定，FCV和HEV在诸如电机、制动能量回收、电力电子(主要是boost converter)、镍氢电池等环节具有很强的互换性。因此，能在2014年这个时间点推出首款面向市场的FCV，丰田显然已经做足了功课。从这个角度讲，没有过硬的混动车技术积累车企想在FCV的道路上追赶，将会比EV难得多。想一想，你是否在近年来我国的新能源车发展规划中读到“鼓励从FCV上长足发展”之类的字句呢?请读者自己体会一下。
FCV vs EV
了解了他的技术特点，作为消费者，我们更关注的话题当然是FCV的性能。以这款最新发表的Mirai为例：最大功率152马力、最大扭矩335牛米的数据在其所在的中型车级别中最大功率不算大，不过考虑到低转速高扭矩的电机特性，日常驾驶也足以应付，只不过考虑到其1.85吨的整备质量，想要获得驾驶乐趣估计很困难。美国EPA官方公布的续航里程达到了502公里，十分优秀。另一个它来自FCV本身的优势是充电速度，或者说是加氢速度。官方数据是加满仅需3~5分钟。这实在是完胜一切电动车。当然肯定会有很多人说到目前的基础设施建设相当不完善，哪怕和少的可怜的充电桩数量相比。不过目前Mirai选择上市的地区还都是有一定加氢站建设的，特别是日本的都市圈，已经有了较完善的加氢站建设。至今年年底，东京、大阪、名古屋和福冈四大都市圈的市区和高速公路上建立100座加氢站。 不过即使如此大力投入，丰田自动车、 HySUT(氢供给·利用技术研究组合)、日本经济产业省将燃料电池车在市场上的全面铺开的时间点设定在了2030年。
上表中列出了FCV的代表丰田Mirai、HEV的代表丰田Prius和EV的代表Tesla Model S P85这三款车的基本性能数据。首先，三车市场区间定位的差异决定了动力性并不能说明太多问题。但让我们先来看看燃效/等效油耗。这里所谓WTW排放CO2指的是从“Well”(油井)到(“To”)“Wheel”(车轮)总共排放的二氧化碳。根据此项数据的来源——cleantechnica.com的作者Julian Cox估算，制氢的最低成本路线绝对不是用电解(下文称“电解氢”)，而是用天然气(下文称“气制氢”)。而且就目前的天然气储量和价格分析，如果FCV真的得到了推广，那气制氢的价格优势将一直持续下去，直到很久很久以后，那时全部采用可再生能源发电的EV才勉强和气制氢的成本打个平手。这也就是为什么目前以丰田、戴姆勒为代表的几家车企在努力吹捧FEV的真正原因。
