在 2004 年的总统竞选期间，布什和克里找到了一点共识：他们都对燃料电池驱动的未来发表了热情洋溢的演讲。氢将使我们摆脱对化石燃料的依赖，并将大大减少空气污染物（包括二氧化碳，这是一种主要导致全球变暖的气体）的排放。整个全球能源市场将演变成一个基于清洁、丰富能源的“氢经济”。汽车制造商和环保人士都乐于随波逐流，将氢视为美国能源政策的下一个重大举措。然而，事实是，我们离商业上可行的氢动力汽车，并不比我们离冷聚变或癌症治疗更近。这 hardly surprises 工程师、燃料电池制造商和政策制定者，他们一直都知道这项技术被过度炒作了，也许适得其反，而且公众被误导了，无法理解 what Howard Coffman, editor of fuelcell-info.com, describes as the “undeniable realities of the hydrogen economy.” 这些专家相信氢经济终将到来——总有一天。但他们说，首先，我们必须克服艰巨的技术、经济和政治障碍。以下是我们对氢和备受推崇的燃料电池的误解和疑虑清单。
关于氢和崇高的燃料电池。
1. 氢是一种丰富的燃料
没错，氢是宇宙中最常见的元素；它如此丰富，以至于太阳每秒消耗 6 亿吨。但与石油不同，地球上并不存在大量的氢储备。相反，氢原子与其他元素结合成分子，我们必须消耗能量来提取氢，以便在燃料电池中使用。我们永远无法从氢中获得的能量多于我们投入的能量。
“氢是货币，而不是主要的能源来源，”现代燃料电池之父、世界领先的燃料电池开发商 Ballard Power Systems 的联合创始人 Geoffrey Ballard 解释道。“它是将能量从产生地输送到所需地的手段。”
2. 氢燃料电池将终结全球变暖
与内燃机不同，氢燃料电池不排放二氧化碳。但是，从天然气（当今的主要来源）中提取氢确实会产生排放。通过电解从水中提取氢需要巨大的能量。如果这些能量来自燃烧化石燃料的发电厂，最终产品可能是清洁的氢，但获取它的过程仍然是肮脏的。
一旦提取了氢，就必须对其进行压缩和运输，大概是通过机械和车辆，在氢经济的早期阶段，这些机械和车辆将依靠化石燃料运行。结果：更多的 C02。事实上，驾驶从天然气或水中提取的氢燃料电池汽车可能会导致大气中 CO2 的净增加。“人们说氢汽车是无污染的，”卡尔加里大学工程学教授 David Keith 观察到。“灯泡是无污染的，但发电厂不是。”
短期内，核能可能是生产氢而不在大气中排放更多二氧化碳的最简单方法。核电站的电力将电解水——将 H2O 分解成氢和氧。Ballard 支持这一想法，称核能“极其重要，除非我们看到任何我们尚未预见的重大突破。”
批评者反驳说，核能会产生长期废物问题，而且在经济上不具竞争力。麻省理工学院和哈佛大学的 10 位教授去年撰写的一份题为《核电的未来》的详尽行业分析得出结论，“通过水电解生产的氢取决于低成本的核电。” 只要核电的成本高于其他能源，利用这些能源制造氢就说不通。
3. 氢经济可以依靠可再生能源运行
使用太阳能或风能等可再生能源进行电解，就可以消除与化石燃料和核能相关的污染问题。问题是，可再生能源只能提供一个全面氢经济所需能量的一小部分。
从 1998 年到 2003 年，美国风力发电能力增加了 28%，达到 6,374 兆瓦，足以满足约 160 万户家庭的需求。风能行业预计到 2020 年将满足该国 6% 的电力需求。但英国华威大学经济学家 Andrew Oswald 计算，将美国所有车辆转换为氢动力将需要一百万台风力涡轮机的电力输出——足以覆盖加州一半的电力需求。太阳能电池板同样需要大片土地。
水是氢生产的另一个限制因素，尤其是在最适合太阳能的阳光充足的地区。根据总部位于华盛顿特区的非营利组织世界资源研究所的一项研究，为氢经济提供电解动力每年需要 4.2 万亿加仑的水——大约是尼亚加拉大瀑布每三个月流过的水量。总的来说，美国的用水量将增加约 10%。
4. 氢气泄漏不值一提
氢气无色无味，燃烧时几乎看不见。一个微小的火灾可能会在泄漏的加油泵处被忽视，直到你的裤腿着火。而压缩氢气的点燃并不需要太多。“一部手机或一场雷暴就会产生足够的静电放电来点燃氢气，”Joseph Romm 说，他是《氢的炒作：拯救气候竞赛中的事实与虚构》一书的作者，也是弗吉尼亚州阿灵顿能源与气候解决方案中心的创始人。
轻微碰撞不太可能引发爆炸，因为碳纤维增强氢气罐几乎坚不可摧。但这并不排除泄漏的危险
在未来庞大的炼油厂、管道和加油站网络中的其他地方。“显而易见的陷阱是，氢气是一种气体，而我们现有的石化来源大部分是液体，”田纳西大学核工程名誉教授、前佛罗里达电力与照明公司副总裁 Robert Uhrig 说。“支持高压气体或低温液态氢的基础设施要复杂得多。氢气是人们难以控制的东西之一。它倾向于穿过最细的孔。”
为了计算泄漏的基础设施可能对我们的大气造成的影响，加州理工学院和加州帕萨迪纳喷气推进实验室的一个研究小组查看了工业氢气和天然气意外泄漏（估计占总体积的 10% 至 20%）的统计数据——然后预测了
在一切都
依赖氢运行的经济中可能会发生多少泄漏。结果：大气中的氢含量将是今天的四到八倍。
能源部能源效率和可再生能源助理部长 David Garman 表示，加州理工学院的研究“严重夸大了”氢泄漏。“
能源效率和可再生能源助理部长 David Garman 表示，加州理工学院的研究“严重夸大了”氢泄漏。但无论其体积如何，添加到大气中的氢会与氧气结合形成水蒸气，产生中层云——你在黎明和黄昏时看到的那些高而细长的卷须。增加的云层可能会加速全球变暖。
5. 汽车是氢燃料电池的自然首选应用
“一项经济上明智、成本效益高的气候问题解决方案不会从汽车开始，”David Keith 说。汽车和轻型卡车约占美国二氧化碳排放量的 20%，而燃烧化石燃料的发电厂则占 C02 排放量的 40% 以上。为车辆设计的燃料电池必须应对严苛的条件以及严格的尺寸和重量限制。
解决全球变暖的更好方法可能是推迟制造氢汽车，而是利用燃料电池为家庭和企业发电。Plug Power、UTC、FuelCell Energy 和 Ballard Power Systems 已经销售固定式燃料电池发电机。仅 Plug Power 在美国就有 161 个系统，包括第一家氢燃料电池驱动的麦当劳。然而，这四家公司的总峰值发电量约为 69 兆瓦，不到美国总发电量 944,000 兆瓦的 0.01%。
6. 美国致力于氢能，投入数十亿美元用于研发
请考虑这一点：乔治·W·布什总统承诺在氢能上花费 12 亿美元。然而，他为促进“健康的婚姻”拨款 15 亿美元。伊拉克战争的月度开销是 39 亿美元——截至去年 9 月总计 1210 亿美元。2004 年，能源部在核能和化石燃料研究上的支出超过了在氢能上的支出。
联邦政府的 FreedomCAR 项目为美国三大汽车制造商与氢能研发提供资金，要求这些公司在 2008 年前展示氢动力汽车——但并非要求它们销售。
“如果你对（氢能）是认真的，你必须投入更多的钱，”芝加哥附近阿贡国家实验室能源、环境和经济系统分析中心副主任 Guenter Conzelmann 认为。Conzelmann 开发计算机模型，帮助能源行业预测实施新技术成本。他对建立氢经济的估计是：超过 5000 亿美元，而且这还是在 60% 的美国人继续驾驶内燃机汽车的情况下。
如果只有少数氢动力汽车上路，壳牌、埃克森美孚等石油公司不愿意投资生产、分销、加油设施和储存。
自动驾驶汽车也不会自行承担费用并大量生产
数千辆氢动力汽车，如果司机无处加油。能源部主管 Peter Devlin 说。
氢生产研究小组说，“我们的行业合作伙伴告诉我们，除非美国四分之一到三分之一的加油站提供氢气，否则他们不愿意冒险购买燃料电池。”
为了建立氢燃料站，加州州长阿诺德·施瓦辛格，一位悍马车主，倡导了“氢能高速公路项目”。他的计划是在本十年末在全州主要高速公路沿线建造 150 至 200 个加油站——每个加油站的成本至少为 50 万美元。所以，这只是一个州。那么剩下的 100,775 个
加油站呢？改造其中
25% 的加油站配备氢燃料系统将花费超过 130 亿美元。
7. 如果冰岛能做到，我们也能做到
冰岛的第一个氢燃料站已经在雷克雅未克郊区运营。为一小队燃料电池巴士提供动力的氢气是从电解自来水中就地生产的。与此同时，新成立的 Icelandic New Energy——一个包括汽车制造商、荷兰皇家壳牌和冰岛电力公司 Norsk Hydro 的联合体——正计划将该岛国其余地区转换为氢系统。
令人印象深刻，是的。但冰岛 72% 的电力来自地热和水力发电。由于拥有如此丰富、清洁的能源，冰岛可以通过国家电网的电力电解水。这种设置在美国是不可能的，在美国，只有约 15% 的电网电力来自地热和水力资源，而 71% 来自燃烧化石燃料。
另一个问题是系统的规模。冰岛可能只需要 16 个氢燃料站就能让冰岛人驾车到全国任何地方。美国是冰岛近 90 倍大的国家，将需要至少 1,440 个加油站。这假设加油站将战略性地放置，以无重叠地覆盖整个美国，并且每个人都知道在哪里可以找到泵。
8. 大规模生产将使氢汽车负担得起
简单地大规模生产燃料电池汽车不一定会降低成本。据能源部燃料电池研究团队前负责人 Patrick Davis 称，“如果将当今的燃料电池技术推向大规模生产——约每年 50 万辆——成本仍然高出六倍。”
通用汽车燃料电池项目运营经理 Raj Choudhury 声称，通用汽车将在 2010 年前推出商业燃料电池汽车。其他人则表示怀疑。Ballard 表示，首先需要对用于汽车的质子交换膜（PEM）燃料电池进行“根本性的工程反思”，该燃料电池仍然无法与内燃机的行业标准——15 年的使用寿命，或约 170,000 英里的行驶里程——竞争。由于膜的劣化，当今的 PEM 燃料电池通常会在首次运行 2,000 小时内发生故障。
Ballard 坚称他最初的 PEM 设计仅仅是一个原型。“十年前我说，认为我们选择的用于展示汽车燃料电池的架构和几何形状将是商业汽车的最佳架构和几何形状，这是工程上的极大傲慢，”他评论道。
“很少有人注意到这句话。事实是，当前的几何形状无法将价格降至商业水平。它甚至没有进入能够实现规模经济从而降低价格的范围。”
短期内，传统的汽油车将被汽油电动混合动力汽车取代，或者被燃烧清洁柴油、天然气、甲醇或乙醇的车辆取代。只有稍后，氢汽车在经济和环境上才会变得有意义。“大多数分析师认为，即使氢技术达到其目标，氢也需要几十年才能产生重大影响，”加州大学戴维斯分校环境科学与政策副教授、世界领先的氢能源研究者之一 Joan Ogden 指出。
9. 燃料电池汽车单箱氢气可行驶数百英里
一加仑汽油含有的能量是一加仑氢气的约 2600 倍。如果工程师希望氢动力汽车在两次加满之间至少行驶 300 英里——这是汽车行业的基准——他们将不得不将氢气压缩到极高的压力：高达每平方英寸 10,000 磅。
即使在这种压力下，汽车也需要巨大的油箱。“高压氢气将占据汽油体积的四倍，”能源部氢能、燃料电池和基础设施技术办公室的总工程师 JoAnn Milliken 说。
液态氢效果稍好。通用汽车的液态燃料 HydroGen3 加满一箱后可行驶 250 英里，其油箱大小约为标准轿车的一倍。但汽车必须每天驾驶，才能将液态氢保持在“-253 摄氏度——仅比绝对零度高 20 度，远低于冥王星的表面温度——否则它会蒸发。“如果你把车停在机场一周，回来时你会发现油箱空了，”Milliken 说。
？如果不是氢，那是什么？
国家研究委员会去年 2 月发布的政府资助的一项重要研究《氢经济：机遇、成本、障碍和研发需求》得出结论，氢经济的近期前景黯淡。埃克森美孚、福特、杜邦、自然资源保护委员会等利益相关者的代表为该报告做出了贡献，该报告敦促立法者制定更严格的尾气排放标准，并为可再生能源和替代燃料指定额外的研发资金。它预见了“实现氢经济愿景的道路上的主要障碍”，并建议能源部“保持研发工作的平衡组合，并继续探索不依赖于氢的供需替代方案。”
当然，对于研究中指出的氢能不足的每一个例子，都有许多倡导者用数据来证明它如何取得成功。物理学家 Amory Lovins，他领导着科罗拉多州智库落基山研究所，在他的广为流传的白皮书《二十个氢能神话》中，用大量的图表和数据严谨地反驳了对氢能最常见的批评。但尽管他是氢能的倡导者，Lovins 却非常务实。“关于氢能，人们写了很多愚蠢的事情，无论是赞成还是反对，”他说。“双方都缺乏某种现实感。”他认为，无论氢经济是在本十年末还是更接近本世纪中叶到来，过渡时期技术都将发挥关键作用。
其中最 promising 的技术是汽油电动混合动力汽车，它结合了内燃机和电动机，两者之间无缝切换，以优化燃油经济性和发动机效率。美国的混合动力汽车销量一直在稳步增长，2005 年车型带来了第一批混合动力 SUV——福特 Escape、丰田 Highlander 和雷克萨斯 RX400h。
FreedomCAR 项目资助的研究人员还在研究超轻材料——塑料、玻璃纤维、钛、镁、碳纤维——并开发由铝和陶瓷材料制成的新型轻型发动机。这些新材料可以帮助减少车辆的动力需求，弥合化石燃料和燃料电池之间的成本差距。
大多数专家认为没有“银弹”。相反，关键是开发一系列节能技术，这些技术可以帮助我们摆脱化石燃料并缓解全球变暖。“如果我们拥有更广泛、更多样化的能源来源，我们将更加强大、更加稳定，”世界资源研究所气候、能源和污染项目主任 Jonathan Pershing 说。“你的椅子腿越多，它就不太可能翻倒。”
等待氢能拯救我们不是一个选项。“如果我们在这个十年内未能采取行动减少温室气体排放，历史学家将谴责我们，”Romm 在《氢的炒作》中写道。“他们很可能生活在一个比我们现在更热、更恶劣的气候的世界里，一个已经发生了不可逆转的向坏方向的变化的世界。”
