随着环保意识的增强，新能源近几年成为人们最常接触的话题。以锂电为代表的新能源汽车，销量不断攀升，逐渐取代传统燃油车。各国陆续推出停售燃油车时间表，在我国很多大城市电动车不限号不限行，新能源成为最火热的赛道之一，新能源板块托起半个股市。

今年7月，国家发布了3条氢能相关文件，地方18省市发布了33条政策。总体来看，在“双碳”背景下，除了锂电，氢能也是另一种新能源的代表，最近也乘着政策的东风，后起直追。

01 锂电和氢能目前均发展较快

2022年6月，新能源乘用车产量56.4万辆，销量53.2万辆，同比增长130.8%，环比增长47.6%。2022年上半年，锂电新能源汽车合计渗透率超20%，动力电池装车量同比翻番。

据中国汽车工业协会数据，2022年上半年，新能源汽车销量259.15万辆，同比增长117%。新能源汽车产量265.36万辆，同比增长118%。新能源汽车渗透率21.5%，同比增长12.2%。动力电池装车量110.12GWh，同比增长110%。动力电池产量206.45GWh，同比增长176%。

相比锂电，氢能目前市场很小。截至2021年，全球主要国家氢燃料电池汽车保有量约5万辆，中国占比约18%，保有量约9000辆。2022年上半年，我国氢燃料电池汽车增长较快。2022年6月，氢燃料电池汽车产量为527辆，销量为455辆，同比分别增长18.7%和67.3%，环比增长117%、342%。今年1-6月，中国氢燃料电池汽车产量超过1500辆，销量接近1400辆。

7月25日，国内首款氢燃料电池轿车长安深蓝SL03正式上市。作为国内首款量产的氢燃料电池轿车，续航里程达730km，可实现3分钟超快补能。之前，广汽集团发布了全新的氢能源动力系统，并发布全新的氢能源MPV概念车绿境SPACE。据悉长城汽车已完成对燃料电池乘用车的产品规划，并计划以独立品牌推出。

北京冬奥会期间共运行了超过1000辆氢能源汽车，车辆由丰田、北汽集团、福田汽车、宇通客车等车企提供，车型包括大巴、公交、轿车、特种车等。这是氢燃料电池汽车第一次在超低温、长距离、高频率的环境下大规模使用。

02 二者工作原理简介

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

氢能源车是将氢燃料储存在储能罐，通过与外部空气中的氧气发生反应，产生电力并通过电驱动电动机，再驱动汽车。例如，丰田Mirai就是用上述氢燃料电池的技术驱动。氢能源燃料电池对环境无污染，如果氢是通过可再生能源产生的，整个循环不产生有害物质排放。

锂电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。充电时，负极嵌入的锂离子越多，充电容量越高；放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。

03 锂电和氢能的比较

• 能量利用效率

锂电池和燃料电池都是利用电，但锂电池是直接用电，而氢还需要通过电转化而来，因此氢作为二次能源，能量利用效率低于锂电池。马斯克看不上氢燃料电池，也是因为这个。

• 能量密度

能量密度越高，续航里程潜力越大，负重的潜力也越高。常用能源中，能量密度（比能）大致为：氢燃料（142Mj/Kg）>天然气（55Mj/Kg）>汽油（46Mj/Kg）>煤（30Mj/Kg）>锂电池（一般不超过1.8Mj/Kg）。

氢燃料电池能量密度大，重量轻，续航里程普遍更远。比如丰田Mirai第二代，可以做到充氢3分钟，续航850千米。锂电池纯电动汽车则根据电池容量的大小决定，随着技术进步，续航里程不断提高。氢气加注比充电快，乘用车加氢一般需要3-10分钟，锂电池充电一般需要半小时以上。

• 环保节能

氢燃料电池在使用寿命结束后，并不会对环境造成污染。氢燃料电池中催化剂使用贵金属铂，其存在于整车的氢燃料电池中，且因铂的化学属性，相对容易回收。

锂电池含有重金属镍、钴、砷等有毒污染物，必须要进行回收处理，如果回收不当，会造成环境污染。废旧锂电池的资源化回收工艺复杂，流程长，能耗高，在资源化回收过程中会产生较多的污染物。并且锂电池相对分散，大家对废旧电池回收意识比较薄弱，所以目前锂回收还处于产业化的早期阶段。

现在很多观点认为，纯电动汽车只是在使用周期阶段是零排放的，但是整个生命周期中并非零排放。

基于我国现有的煤电为主的结构，上游原材料供应链环节中碳排放占到70%以上。从原材料和整个产业链看，锂电和氢能都不是零排放。从整体产业链角度来看，氢燃料电池可以实现接近零排放。目前氢的来源主要分为绿氢、蓝氢、灰氢，如果实现绿氢，则可以接近零排放。但燃料电池和锂电池的污染均主要集中在上游，比起处理分散的汽油车尾气排放，上游的集中治污更容易。

• 资源依赖

锂资源的总量分布有限，地壳丰度为0.006%。根据美国地质调查局统计，全球的锂资源分布不均，主要分布在智利、中国、阿根廷、澳大利亚、玻利维亚等国。中国的锂资源储量虽然相对丰富，但受限于开采技术和成本仍高度依赖进口。锂资源短缺的局面让动力电池厂商面临着考验。随着盐湖提锂技术，以及钠电池、固态电池等技术的发展，这一情况将得到改善。

氢气在整个工业体系里面很丰富，包括工业副产氢、煤制氢、天然气制氢等，足以支持早期的氢能源供给。水通过光分解可制得氢，水的储量大且低廉，氢燃料燃烧后又生成水，是一种燃烧无害的清洁能源。随着光伏电解水制氢、太阳能制氢等技术的突破，制氢成本越来越低，氢的来源也会愈加环保。

但氢燃料电池需用贵金属铂做催化剂，铂的全球储量有限，我国储量并不丰富，这一定程度提高了氢能源电池的价格。随着技术进步，铂的使用量减少，催化剂中铂的替代品不断被研发出来，这一问题亦将得到改善。

• 安全性

今年7月22日，艺人林志颖驾驶一辆特斯拉发生车祸。林志颖驾驶特斯时突然右偏撞上路边隔离带，车辆起火。姑且不论是否为车辆缺陷问题导致，实际上随着新能源汽车销量不断攀升，电动车碰撞后起火事件时有发生。锂电池作为封闭的能量体系，从原理上高能量密度和安全性很难兼容。

锂电池是一个高能量体，其安全性问题主要集中在燃烧或爆炸。在运行过程中如果出现一些小故障，小故障不断积累导致安全风险变大，因此运行中的安全监测很重要。当锂电池因故短路时，内部温度升高，电池正负极、电解液、隔膜间将发生化学反应，产生大量的热量与气体，到一定程度就会引起电池着火。电动汽车起火主要原因之一即外部碰撞，碰撞后容易起火是新能源电动车的特征。比如工信部组织制定的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中规定，电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。

氢气的安全性也一直被人们关注。虽然研究表明，氢气的安全系数比汽油高，但在很多人眼中，储氢罐就像一个炸弹。在氢燃料汽车和汽油车的对比试验中，由于氢气的密度很低，溢出后会迅速上升并扩散，即使着火，也会发生在气源上方，远离车内乘员。

对于氢燃料来说，泄露与控制是其电池系统安全隐患的主要来源，锂离子电池的安全隐患则主要来自于不易控制的化学反应。锂电池的化学反应速度快，控制难度要高于燃料电池。但如果遇到极端剧烈碰撞，燃料电池的危害程度可能会更大。任何能源都有一定的安全性问题，随着技术进步，高安全性会不断提高。

• 性价比

买车成本方面，传统汽油车主要为发动机，纯电汽车主要为锂电池，氢能源汽车主要为电池组和高压储氢罐。用车成本方面，主要为油价、电价和制氢成本。

配套建设和用车便利性方面，加氢站建设成本远高于加油站和充电站。充电站现阶段依托现成的电网系统，只要铺好充电桩就可以获得能源，配套成本很低。但如果大规模推广，现有电网的容量冗余用尽后，亦需要配套投入和扩容。充电站要提高利用率和用户便利性，必须快充，那么需要同步建设变电站等配套，对现有电网负荷造成一定冲击。充电站将配套成本部分外部化给了电网，这是其优势。

就目前的技术程度，无论是氢燃料电池还是锂电池，价格都要高于传统的汽油车。特别是氢气的来源、存储以及安全使用等条件的复杂，导致氢燃料电池成本居高不下，短期内难以取得优势。但结合氢燃料电池和锂电池发展的阶段来看，未来随着技术进步和商用化规模扩大，氢能成本下降空间可能更大。

这些年，锂电池的价格在技术和商业规模的驱使下，价格实现了成倍下降。常识告诉我们，氢气比电易于储存，这是其属性决定的。这种特性决定了大规模生产和使用时，氢能的成本下降空间更大。规模越大，储氢越具有经济性。氢燃料电池是适合进行大工业生产的产品，只要产量达到一定规模，成本下降会很快。过去三年间，氢燃料电池的发动机成本已经处在一个快速下降的状态。

04 结 语

无论燃油车、氢能源还是锂电池，市场会选择谁，谁的发展前景更好，最终还是由其效率决定，也可以说是其经济性和便利性决定，消费者选择的标准才是基础。当然，影响因素有很多，比如燃料本身的属性决定其技术难度和一定时期所能达到的效率上限，国家政策的扶持，产业链技术的难易程度以及迭代速度，规模化后的成本递减效应，又或是环保意识的觉醒。从发展阶段来看，氢能源更为早期，技术进步和成本降低的空间更大，但也意味着目前阶段面临的困难更多。

电动汽车诞生要早于卡尔•本茨发明燃油车，最开始在美国市场占有率更是领先于燃油车。随着技术进步和燃油汽车成本降低，燃油车的便利性提升，电动汽车续航里程短等劣势愈发明显。后来，随着能源危机的出现和石油价格的涨落，国家政策对电动车的支持，电动车又一次复兴。

电池行业经历了从镍氢电池到锂电池，从玩具到手机到汽车，从低能量密度到高能量密度的乘用车，技术发展与验证是连续的。在中国，锂电池近几年在国家政策的支持鼓励下得到了快速发展，技术进步迅速，中国公司在锂电池核心技术方面走在世界前列，成本呈现指数级下降，已经形成了完整的产业链和足够大的产业规模。

燃料电池在这两端其实都不占优势，既没有加氢的基础设施，也没有消费市场哺育。氢燃料电池的很多核心技术还只掌握在少数国家手中，比如在电堆核心技术、催化剂技术、储氢技术等核心技术方面，中国目前并没有领先优势。目前没有形成产业规模，导致成本很高。但中国拥有发展氢能源的产业条件，工业体系完善，氢气获得成本比较低，且拥有全球最大汽车消费市场，这为发展氢能奠定了基础。

相比氢能，国家产业政策对锂电的支持力度更大，锂电新能源在近些年取得突飞猛进的发展。产业政策扶持，除了环境保护考虑，还有国家能源与工业战略。近些年来，我国石油对外依存度不断提高，达到约70%。在“双碳”目标下，我国氢能产业发展也正步入快车道。2019年氢能首次被写入政府工作报告，2021年氢能被正式写入“十四五”规划。《“十四五”现代能源体系规划》、《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》等，对氢能的支持力度不断增大，氢能产业成为战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

锂电和氢能，在应用场景方面并不完全相同，目前技术水平看，两者各有侧重。锂电主要应用于乘用车，氢能目前主要应用于商用车。

相比氢能，锂电续航短、电池重、充电时间长等缺点，不利于长途和高耗电的货车运输，氢能在这方面可以满足商用车需求，长途货车的线路相对固定，对加氢站的配套要求相对低。耗能巨大的重型卡车，需要有足够多的动力和续航，也意味着需要很重的电池。比如特斯拉Semi电动卡车，其电池的重量超过4吨。氢能还用于如飞机、储能、生活用能、工业能源等领域。

因此，氢能和锂电的发展阶段不同，使用场景各有侧重。现在国家大力支持新能源，在替代传统化石能源和降低环境污染的尝试中，氢能和锂电都是目前技术和应用层面相对可行的路径。

风险提示

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