寶馬爲什麼突然秀起「氫」功?

本站汽車綜合11月23日報道 每次在網上看到吐槽電動車的內容，總會有網友在抖機靈。補能3分鐘，續航500公里，這不就是汽油麼？還真不是隻有汽油，比如，如果給汽車加氫氣，也能這麼快，這就是氫燃料電池汽車。

「能不能發明這麼一種燃料，補能3分鐘，續航500公里？」

提到氫燃料電池汽車，總避不開兩位大佬：一位是高舉氫氣大旗的豐田章男；另一位就是公開說「氫氣是智商稅」的馬斯克。他們也分別代表了兩種鮮明的大衆觀點：一方說，氫氣纔是真的低碳環保；另一方說，氫氣那麼難搞，萬一爆炸了怎麼辦？

如果說手握氫燃料電池專利半壁江山的豐田章男和以純電技術起家的馬斯克代表了各自擅長的立場，那這個世界上總有沒那麼非黑即白的技術派，比如，一直堅持兩手都要抓、兩手都要硬的寶馬。前不久，寶馬把首批iX5氫燃料電池汽車帶到了中國，讓大家體驗了一下這批補氫4分鐘、續航504公里的氫燃料電池汽車。

作爲德國首個加入「1.5°C控溫目標行動」的汽車製造商，寶馬集團在其可持續發展戰略的指引下不斷推進電動化轉型。這款BMW iX5氫燃料電池車還出現在了進博會，體現了寶馬倡導的開放技術路線，以及戰略性推進未來零排放出行的實踐。

如今，純電動車幾乎已經成了發展的大勢所趨，寶馬也在全力以赴電動化，並於今年早些時候公佈了新世代車型產品規劃，那寶馬爲什麼依然堅持推進氫燃料電池汽車的研發？氫燃料電池汽車現在發展到了哪一步？

「未來能源之王」

艱難的上車之路

提到氫氣，很多人的第一反應就是：燃燒後的產物只有水，沒污染，氫氣纔是真正的零碳排放。走向碳中和目標，氫氣似乎纔是未來能源之王。這樣來看，如果直接把氫氣當作汽車燃料，不是少走了幾十年彎路麼？

恭喜你，不只你這麼想，上百年前的工程師們也是這麼想的。

說起用氫氣驅動汽車的歷史，比汽油發動機早多了。早在二百年前的1807年，瑞士人弗朗索瓦·伊薩克·德里瓦斯就通過點燃氣球裡的壓縮氫氣來驅動汽車前進，這比我們熟知的卡爾·奔馳發明第一輛汽車早了近80年。

隨後的近百年裡，儘管燃油車是這個世界的主流，依然有不少人在傳承德里瓦斯的理念，用氫氣驅動汽車。

比如，上世紀（參數丨圖片）七十年代正值第一次石油危機，各家車企們也開始研究起了氫能源汽車。寶馬就在1979年推出來自己的第一輛氫能源汽車BMW 520h，在搭載3.5L發動機的5繫上放入了超絕緣低溫儲氫罐，相當於讓發動機既可以燒汽油，也可以燒液態氫。這種類型的汽車有一個統一的名字：氫內燃機汽車。也就是汽車動力系統結構與燃油車類似，用燒氫氣代替燒汽油來驅動汽車。

但是，直接用內燃機燒氫氣，一輛車既要揹着發動機，也要揹着儲氫罐，續航通常只有200公里，零百加速卻慢到接近10秒，而且氫氣在發動機中容易與金屬直接接觸，讓金屬發生「氫脆」反應，影響汽車壽命。

因此，這時候氫能源汽車只剩下了一條路：利用氫氣與氧氣發生反應驅動車輛行駛，也就是氫燃料電池汽車。如今提到的氫能源汽車，不論是豐田MIRAI、還是BMW iX5氫燃料電池車，都是採用氫燃料電池。

2013年，寶馬與當時手握了全球近50%氫燃料電池專利的豐田合作，聯合開發氫燃料電池技術的驅動系統。如今，寶馬集團從豐田汽車公司採購燃料電池單體，燃料電池系統和車輛本身的開發和生產將由寶馬集團進行。

比如，高性能燃料電池系統由位於慕尼黑的氫能技術中心生產；電堆殼體在寶馬集團蘭茨胡特工廠的輕金屬鑄造車間製造；爲燃料電池電堆輸送氫氣和氧氣的壓力板同樣來自於蘭茨胡特工廠；BMW iX5氫燃料電池車則在寶馬集團位於慕尼黑研究創新中心（FIZ）的試製產線中生產製造。

從2013年至今，這十年來寶馬在氫燃料電池汽車領域的進展飛速：2016年寶馬的i8氫燃料電池汽車續航只有310km；到了十年後在國內亮相的BMW iX5氫燃料電池車，WLTP工況續航已經達到504km，最大功率295kW，零百加速不到6s；從參數上來看與如今主流電動車性能相當。

氫氣這個未來能源之王的上車之路在一步步接近。

「吸」氫排水是如何實現的？

氫燃料電池汽車，概括來說就是「吸」氫排水——用氫氣作爲原料，在燃料電池內發生電化學反應，輸出電力驅動電機工作，同時排出尾氣就是水。

雖然原理說起來很簡單，但是實際上卻是困難重重。

比如，很多人提到氫氣的第一反應：怎麼確保安全？揹着「氫氣包」出門，是不是有爆炸的風險？

同時，燃料電池現發生反應現發電，動力響應速度通常不會像純電動車一樣即踩即有，那怎麼讓氫燃料電池的動力響應像電動車一樣快呢？

作爲燃料電池反應的核心部件電池電堆，需要5噸的壓力被封裝上車，如何將系統集成化，用在不同車型？

……

這一系列的問題，都是「吸」氫排水的氫燃料電池汽車需要提前解決的問題。我們試圖在這次寶馬試點的iX5氫燃料電池車上找找答案。

簡單來看，BMW iX5氫燃料電池車的動力系統有點像一套氫燃料電池與動力電池的混動系統，由兩個儲氫罐、一個高性能燃料電池、一個高效率電機構成。

首先要解決氫氣安全的問題。爲了保證氫氣存儲的安全，寶馬採用的儲氫罐由碳纖維增強複合材料（CFRP）製成，壓力達到700巴（70兆帕）。

根據此前行業內的測試，碳纖維增強複合材料的儲氫罐能承受5mm以下口徑的子彈衝擊；而且由於氫氣密度足夠小，就算髮生泄露也能迅速向上方擴散，在空曠的室外安全性比較高。iX5搭載的兩個碳纖維增強複合材料儲氫罐可以容納近6kg氫氣，這些氫氣能支撐續航里程504km。

儲氫罐內的氫氣經過一系列處理後，在燃料電池內發生反應，可以提供125kW（179馬力）的動力。

同時，爲了彌補氫燃料電池響應速度不夠快，這套系統也配了一塊高功率動力電池，電量不超過5kWh，可以提供最高170kW的瞬時功率。

這塊動力電池既可以回收制動回收系統產生的電量，當車輛需要提速超車時，也可以與燃料電池一起提供動力，讓第五代BMW eDrive系統輸出295kW的最大功率，零百加速6s，保證了寶馬獨有的駕駛體驗。

這樣，燃料電池車就既兼顧了補能快、續航長、零排放，也能擁有純電動車動力快速響應的動力體驗。

電氫雙押

寶馬爲什麼要兩條腿走路？

「2030年實現純電動車累計交付1000萬輛。」

這是今年年初的財報會上，寶馬給自己立下的目標。在一衆傳統豪華品牌中，寶馬在電氣化轉型上的動作一向比較激進，電動車也成了如今大局已定的發展趨勢。既然如此，寶馬爲什麼還要堅持佈局燃料電池汽車呢？

「純電驅動技術和氫燃料電池技術不是非此即彼的競爭關係，兩種技術是相互補充共同發展。」寶馬集團氫燃料電池技術及汽車項目負責人Juergen Guldner這樣回答。

在他看來，純電動車與燃料電池汽車是相輔相成的存在，它們有各自的優點，能滿足不同用戶在不同場景下的需求。

比如，對於有長途出行需求、充電不方便的用戶，或者在極寒冷地區的用戶，純電動車並不是最優解，這時候加氫快速便捷的氫燃料電池汽車就是一個比較好的選擇。

BMW iX5氫燃料電池車按照量產標準完成了所有必要開發步驟，而這次寶馬組織了近100輛iX5氫燃料電池工程車在歐洲、日本、韓國、美國等地測試。無論是極端低溫的北極圈，還是45℃的高溫沙漠路況，事實證明氫燃料電池汽車能經受極端高溫和極端寒冷條件的考驗。

當然，提到氫燃料電池汽車，無法忽視的一個問題就是：如何加氫？與純電動車一樣，基礎設施直接影響了氫燃料電池汽車的體驗。

根據國際氫能委員會截至2023年3月的統計，全球活躍的加氫站點超過1000個，其中亞太地區最多，有超過650個，歐洲和中東地區276個。這個數字與加油站和充電站比少了不止一個數量級。

但是寶馬也算過這樣一筆經濟賬：同時對比建充電站和加氫站，充電站早期的成本低，因爲必要的電網升級，充電基礎設施的成本隨着需要充電車輛數量的增加呈非線性增長；加氫站則是相對平穩增長。這意味着，展望2040到2050年，如果所有交通實現零排放，無論是德國還是歐洲，組合建設比單獨一種技術路徑建設要更便宜。與百分之百建設充電設施相比，充電設施和加氫站基礎設施混合建設更具有成本優勢。

當然，對於如今充電已經比較方便的國內來說，建加氫站也不是沒有意義。我們熟悉的中石化就計劃「十四五」期間建1000家加氫站，這些加氫站既可以爲乘用車加氫氣，也可以爲氫能的公交車、貨車等商用車加氫氣。伴隨着基礎設施的建設，氫燃料電池汽車未來發展大有可爲。

最後

如今來看，氫燃料電池汽車的商業化落地依然有着這樣那樣的困境：比如，如今氫氣的價格並不便宜；真正環保的「綠氫」在國內佔比很少；加氫站跑遍一整個城市都難找…… 這些都導致了氫燃料電池汽車儘管突飛猛進，但想跟純電動車掰手腕顯然還不是對手。

因此，難免有這樣的疑問：現在研究氫燃料電池汽車還有意義麼？

半個世紀前，寶馬生產了第一臺爺爺輩的純電動車——BMW 1602e。

當年看這臺純電動車，就跟如今看燃料電池汽車一樣：充電難、價格貴、沒有燃油車方便。但這輛車讓寶馬實現了電動化技術的原始積累，並在幾十年後當電動車成爲市場主流時，寶馬能夠第一時間向電動化轉型。

如今寶馬對氫燃料電池汽車的研究也有同樣的意義。氫能源的前景，遠不止與我們熟悉的小轎車和SUV，在卡車、巴士、船舶、飛機上，環保、補能快的特點都讓氫氣依然是未來最適合的清潔動力之一，它們在氫燃料電池系統的底層技術也是相通的。

寶馬如今在純電和氫能領域的雙押，爲未來的技術留下一手寶貴的蓋牌。