氢能源因其在元素周期表中的独特地位，拥有100%的电子跃迁能力，使其成为理想的能量载体。氢的高能量密度和作为二次能源的潜力，使其在太阳能等可再生能源的储存和利用中扮演关键角色。尽管目前氢能源产业尚不成熟，成本较高，但随着技术进步和市场需求的增长，氢能源汽车和相关产业链有望逐步成熟。全球多个国家和地区，包括美国、欧洲、日本和中国，都在积极推动氢能源的发展，预计未来几年将看到氢能源汽车的更广泛应用。丰田的Mirai二代作为商业化的氢燃料电池汽车，展示了氢能源汽车的商业化潜力，预示着氢能源汽车时代的到来。氢能源汽车的推广不仅依赖于技术进步，还需要政策支持和市场需求的推动。随着全球对清洁能源的需求日益增长，氢能源汽车有望成为未来交通的重要选择。各国政府和企业正通过示范项目和技术研发，推动氢能源汽车的商业化进程。预计到2030年，随着碳排放峰值的到来，氢能源汽车将在全球范围内得到更广泛的应用。
毫无疑问地，氢就是终极能源。
很多人会说氢不成熟，终极能源不是核聚变吗，等等，这取决于我们看问题的时间尺度。刚好最近在研究这个领域，就稍微聊聊。
当前的主流能源各有各的问题，所以我们依然需要互相组合不偏废。抛去不可再生类的化石能量，相对清洁的水电，利用的是地势的高度差，大多能盖水电站的地方都盖满了，潜力不大。看似美好的核电，其实离不开铀矿，而铀不仅有限，废料也是问题。至于核聚变，不提要多久才能商业化，也还得考虑地球的“热平衡”，想想短时间内在地球内释放一种超级大量的、从来没有过的热量，会发生什么？
但为什么是氢呢？
因为氢在元素周期表里，有着独一无二的优势—它可以对外跃迁的电子数量达到了100%—它的外层只有一个电子。而可迁移的电子数量，就是氧化还原反应的基础，因此也可以说是能量载体的关键。在这种思路下我们可以看到“碳”为什么那么优秀，然而氢始终有着绝对的优势。
以质量密度看，“氢”一骑绝尘。
不过氢作为二次能源，很多人会说那直接用电多好，用电制氢效率不是更低吗？
这个问题的答案在于，真正取之不尽又没有环保负担的是太阳能，可考虑黑夜，时间就只有一半，更不提阴雨天。再考虑到用电高峰，需要提前在波谷时储电，光伏有很大的不稳定性，所以光伏目前一般都是分布式能源。
可是，就因为光伏不合适并网，就彻底不利用太阳能了吗？那不是更浪费吗？所以氢在这里实际上起到的是“储能”的作用—通过太阳能光解水制氢，又或者光伏发电，再电解水制氢，它的意义和电池是一样的，而且没有废旧电池的烦恼。
如果未来我们可以大规模地利用太阳能，氢就是我们的终极能源。
能源改革极难，氢能源的产业如今还很不成熟，成本极高，我们需要找到一种“需求端”的应用场景，才能真正拉动整个产业链的发展，如果有大量的人“用氢”，那就有大量的“运氢”，背后就有大量的“储氢”和“制氢”。“汽车交通”作为一个强大的驱动力，可以让产业链自发地提高自己。但产业链形成燎原之势以后呢？
想想今天的化石能量，就知道了。除了汽车以外，还有工厂里的、家里用的天然气、煤气等等，最终都可以被“氢”所替代，煮菜是氢，洗澡热水是氢，打火机是氢。
氢能源汽车，只是星星之火，但我们希望可以燃成燎原之势。
我们最终想要的是“氢能源社会”。
在这个前提下，我们才能理解“氢能源汽车”的意义。
很多人有一个误区是，好像只有日本和我们在搞氢能源。而事实上是，作为人类的“终极能源”，谁会错过呢？只是说日本的能源格局与他国不同，丰田率先推出了商用，声名鹊起。
比如美国的氢能源产业起源是早在1966年的航天计划—火箭需要液氢；1990年就发布了氢能研究、开发和示范法案，1996年通过了氢未来法案。法案的背后是能源部、运输部、NASA、科学基金会、小企业管理局等等资助的一大堆项目，在过去的这几十年里，美国本土已经有了相对完整的产业链了，也形成了一批龙头企业。2018年时，燃料电池汽车(FCV)已经超过了7000台，只看加州的愿景，2030年就希望有1000座加氢站+100万台FCV。
欧洲主要是英法德意，韩国则是在2018年发布了氢能经济发展路线，甚至将其定位三大战略投资领域之一。
我国的话，目前主要有三大“氢能源”区域。
一个是京津冀的国家可再生能源示范区。当时以北京冬奥会为契机，在2018-2021年期间，推广了各类燃料电池汽车1500台以上。
第二个是长三角，这个区域2019年发布了长三角氢走廊建设发展规划，覆盖了上海、常熟、张家港等地，2025年之前会建成10条氢高速公路、200座以上的加氢站。第三个是珠三角，2030年之前，会聚集超过150家的氢能源、燃料电池企业，累计形成超千亿规模的产业。
此外济南、武汉等地，也对“氢谷”跃跃欲试。
尽管目前还是商用示范运营，但不要因此而小看其作用。举个例子，这三个区域的圈，中间再填上几个小区域，不就是一个巨大的区域了？随着示范运营的区域越来越大，公路越来越多，慢慢就形成了一张巨大的网络—这个进度只会越来越快。知道为什么我们一直在拿2030年说事情吗？
因为中国往前往后几千年，整段历史长河当中的碳排放峰值，将会在2030年之前出现—碳达峰，我们两碳目标的第一个里程碑。所以可以预期的是，在未来七八年里，氢能源只会持续加速。
然后说说逢氢能源必谈的日本。
日本在2014年就发布了相关的战略路线，大家都知道太阳能-氢能源这条路径对日本来说是最优解，所以日本必须走在前面。
形式上是福冈、山梨和福岛三大集群和国际合作。其中福冈有氢能源、氢技术、氢能测试等研究中心，聚焦的是氢气密封、高压特性材料；山梨主要研究的是燃料电池，聚焦高分子固体电解质制备、催化器等等；福岛主要是制氢和储氢。
在这种态势下，以丰田、本田为首的车企推出Mirai和Clarity就很好理解了。这里有一点我们应该保持清醒：本田对燃料电池的研发只是从商业的角度出现了暂停，并不是因为氢能源没有前景，未来它们肯定要重新捡起来。
至于丰田的Mirai，目前已经是第二代了，这也是当前业内焦点—一出来就被FEV拉去做对标了。9份PPT坐地起价卖30万欧，但第一时间就有好几家主机厂买回去了。上个月面试的一个小朋友直说：加入你们是因为对Mirai好奇，在你们这能看到材料。
原因也简单，这是第一台真正意义上商业化的氢燃料电池乘用车。
Mirai二代可能是目前市面上唯一能买到的产品。70W+确实不便宜，但至少还算“实际”—要知道去年各种研究机构、主机厂对这台车的渴求程度，加两三倍都下得去手。这台轿车仿佛有一种魔力，让大家都非常好奇。这有点像期末考的最后一道题，大家都说自己做不出来的时候，突然老师说有人得了100分。
所有人都想知道丰田是怎么做到的。
能做到这一点，就是丰田作为“先驱”的证明。
为什么呢？主要是商品性—能不能满足大部人对性能的需求，安全和可靠性，以及最最重要的成本—商业化的可行性。
来聊聊细节。
燃料电池很贵。贵到什么程度呢？发动机以当前的情况看，乘用车物料大概在7k-15k左右。纯电汽车的锂电池每kW·h价格过千，以一般续航500-700km的车型来说，总价大概是5-8W，十倍于发动机，很贵了。燃料电池在当下的价格，轻松可以达到30-50W，十倍于纯电，超贵的吧？
我们画个大饼，按1年几万台的销量来看(实际能有百分之一已经很好了)，努努力可以达到10W的数量级，但丰田的成本就只有4W左右而已—这个价格纯电汽车已经能做推广了，燃料电池必然也可以，所以Mirai二代就上市了。
为什么丰田可以做到那么低呢？原因有很多，但电堆是大头。或者这么说，电堆能否自主自研，和发动机能否自研、电池电芯能否自研，是同一个意思。
电堆本身的结构很简单。氢气、氧气分别从阳极、阴极流入其中进行氧化还原反应，氢离子从内部通过PEM，电子通过外部路径形成电流。但里头的膜电极一点都不简单。PEM要有很高的质子传导率，在宽温度范围里有很高的水活性、低透气性、低电子传导率等等要求；气体扩散层不仅要疏水性好、多孔性好，还要能抗压缩耐变形；即便是最简单的垫圈和挡板，都有很高的尺寸稳定性要求，等等等等。它的难点，不像发动机那种系统性的机械结构问题那么的显性，而是藏在种种子零件的材料技术、工艺水平里。而材料和工艺，往往才是最贵、最难以实现降本的内容，比如铂金属催化剂的“贵”就是原材料的贵，你无可奈何—谁能做到低铂甚至无铂，那就是一个很大的技术提升。
这还不提外围系统，空压机需要的是十万转的高速电机！全球能做的供应商寥寥无几。搞定了这些，还有系统层面上的耦合技术，整车层面上的性能设计，所以处处都是难题—无限的预算当然可以搞定一切，但我们没有。
丰田搞定了。在现在这个时候，做到相同的事情，丰田以5W对别人的50W，就是一种降维打击。所以你要踩进这条河流，就绕不过丰田，是不是就想花上几倍代价都要挖一台Mirai二代回家研究和学习？
这个事情往下会是什么发展呢？
先驱往往是标准的制定者，大家都学丰田，意味着丰田的设计、性能和试验体系，逐渐会成为行业标准设定的重要参考，以及Mirai二代的商业化给了整个行业极大的信心。3-7年之后大家逐渐达到了丰田的水准，氢燃料电池的大规模推广，就不远了。
当然丰田的氢能源也不仅仅是Mirai而已，比如今年7月，丰田中国就向北京申威狮星交付了曾作为北京冬奥会官方用车的燃料电池汽车柯斯达，后续将用于解决商务中心区管理委员会的通勤问题。再比如，氢发动机版本的卡罗拉，参加了超级耐久系列赛2021第五站，成功跑完了全程；后续联合了5家亚洲企业联合推进了FujiMotorSportForest，意图通过赛事带动大家在技术上的提升，以及对氢能源的关注。
从现状来看，前面提到国内的三个核心地区，在未来的几年里，会有越来越多的氢能源汽车，越来越大的示范运营区域，这个事情就和十几年前推广纯电的“十城千辆”一样，我们在身边随时就能见到—届时会有个别的出行公司加入，大家会有机会在打的的时候，打到免费的“氢燃料电池汽车”。
可能它的外表和普通的汽车一样不起眼，但这不是坏事，因为最终它们也都会变成我们身边习以为常的一部分。
最后说个有趣的事情，丰田作为先驱，Mirai二代从去年开始引起的这一波“学习热潮”，势必对整个氢能源行业起到很大的作用，但很多人都忘记了Mirai的本意，甚至于读错它的发音。其实它在日语里写作みらい，意思就是“未来”。
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