宇宙中最广泛存在的原子就是简单的氢原子，只有带一个质子的原子核和一个围绕原子核运行的电子。但是也正是这种最简单的原子，组成了我们今天世界上所有的东西甚至是你自己。你能见到任何物质，都是由氢通过恒星的热核反应生产出来的。

虽然氢在宇宙中遍布存在，但是在地球环境和大气中基本上没有氢气，因为氢气的化学属性导致其十分活动，很容易与氧气发生反应变成水。氢气与氧气的通过燃烧结合时能产生大量的能量，并生成毫无危害的水，这种能量如果能用在汽车上该是多么美好的事情。但是，氢气氧气燃烧产生的能量并不好控制，同时效率也并不高。2006年宝马就推出氢气车Hydrogen 7，利用液态氢作为燃料，6.0升V12发动机只有能出260匹马力，效率实在是太低。

丰田第一代Mirai氢燃料电池结构

随着丰田与现代汽车对氢燃料电池的深入研究，可以通过燃料堆有控地将氢气与氧气结合，并将结合时产生的电流驱动电动机。这种方式比直接燃烧氢气更有效率，同时也能为电动机的提供充足的电力。但是燃料堆的质造成本却很高昂，经过丰田与现代汽车的不懈努力，氢燃料电池的整体成本终于降到消费者可接受的程度。

氢燃料电池工作原理：

丰田氢燃料电池技术解析

丰田第一代Mirai

丰田第二代Mirai

丰田第一代Mirai的电动机从起步开始就能提供335N·m的最大扭矩，而113kW的最大功率能支持175km/h的最高时速，正常用车没问题。而对于电池来说，可能有很多人会担心极寒天气下的电池性能问题。丰田工程师经过测试，在零下30℃的地方停放一夜后，启动70秒燃料电池堆便可以输出全部的电能。由于有辅助的加热设备，所以燃料电池生成的水并不会结成冰，而是顺利的通过排水口排出。

氢燃料电池所用的氢从哪来呢？青年汽车的“水氢车”，其实是一个骗人骗投资的项目。但是氢气来自于水，这个确实是事实。初中课时我们知道电解水可以制氢，还知道金属锌加到盐酸中也可以制氢，而大量的工业制氢是怎么实现的呢？同时，为了制氢中不产生二氧化碳，又是怎么实现的呢？

工业制氢大概有几种主流方法：

一、电解水制氢

水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85%，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。

太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及变压吸附 完美替代进口，支持实测比较使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。

二、水煤气法制氢

用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。

三、由石油热裂的合成气和天然气制氢

石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。

四、焦炉煤气冷冻制氢

把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。

五、电解食盐水的副产氢

在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。

六、酿造工业副产

用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。

在工业上，制氢、获取氢的方法其实还是挺多，但是最成熟最主流最简单的还是电解水制氢，那么电解水制氢的成本到底高不高，消费者能负担得起吗？

制氢成本

电解水制氢成本高低，就看电费！利用电网峰谷差，就是用电低峰时的低电价来电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。

若以正常工商业销售电价计算并拆分电解水制氢的成本，具体应包括资产折旧、运营费用（一般维护、电池组更换）、电费（用电、过网费），其中电费成本会达到70-80%，占比较高。每生产一立方米氢气，需要消耗3.5-5kWh的电力，如果采用当前市场销售电价作为制氢成本，电解水技术路线是没有竞争力的。

我们以产氢能力600m3/h，年产氢量120万m3为假设基础对电解水制氢项目进行静态测算，可得：年耗电量600万kWh，如果假设电价为0.5元/kWh，氢气以4元/m3售卖，年度的毛利率约为28%。

也就是说，当电解水制氢的电费控制在每度电0.5元时，每立方米氢气卖4元人民币，制氢工厂还有钱可赚。一辆续航650km的氢燃料汽车加满氢需要大概5Kg氢气，换算成体积约56立方米，再乘以4元得出加满氢需要224元，完全可以接受。未来，制氢和获取氢气的技术越来越多，并利用电网波谷的底价电费，最后到消费者的加氢成本还会进一步下降。

氢燃料电池新能源车相比纯电车，不仅解决了减少排放的目的，同时还拥有纯电动车不具备的优势：充满氢气只需要5分钟，跟燃油车一样方便。在使用成本上，目前国内1kg氢气为80元左右，整体用车成本与使用95号汽油的燃油车相近。随着制氢技术的进步和取氢的途径增加，未来的氢气成本肯定会大大降低，介于纯电动车与燃油车之间。氢燃料电池汽车是未来趋势之一，虽然也是电动车，但不会是“电动爹”。