来源：雪球App，作者： 佛山季华，（https://xueqiu.com/6888496543/141735383）
氢能源电池汽车展望-氢能量密度（一）-20200220
引言：
人类社会群体结构本质是阶#级#统2治社会。经济发展的本质是信用、效率。不断通过各种方式提高效率，现代社会通过信用将泡沫做大，将效率提高到极致。经济地球就是一个信用与泡沫社会。效率提升离不开能源使用。石油能源使用污染空气，石油资源有限，迫切需要有替代能源。也许人类社会最终掌握了可控核聚变能源，那么现在的煤、石油、水电、燃料电池等能源全部废弃了，至少再燃油之后，可控核聚变之前，还有一个替代能源，这个能源替代如何完成，谁最有优势呢？
如今新能源发展快速发展，那么氢能源有什么前景呢？未来会是锂电电池的天下，还是燃料电池（氢能）的天下？一起学习具体基础知识，慢慢的得出结论。
1、能量密度提升
效率提升离不开能源提升，看看人类能源利用的逻辑：如煤炭比木柴高160倍，石油比煤炭也要高2倍。新能源只有具备能量密度上碾压性的优势，才有能力颠覆传统能源凭借着长期发展建立起来的完善的基础网络和工业配套，并逆转其巨大的使用惯性。人类历史上每一次成功的能源变革，都有一个清晰的主线逻辑，就是能量密度出现数量级上的跃升。
既然下一代能源要替代石油，那么新能源再能量密度上需要超过燃油，否则你在开车过程中无法享受空调、无法达到续航要求等。
2、氢能量密度
氢气的质量能量密度约为 120 MJ/kg （33.6KWH/KG），约为汽油、柴油、天然气的2.7倍。（1 MJ ＝0.28 KWH）而汽油的能量密度在12KWH/KG以上。
锂电池作为蓄电池的一种，是个封闭体系，电池只是能量的载体，必须提前充电才能运行，其能量密度取决于电极材料的能量密度。由于目前负极材料的能量密度远大于正极，所以提高能量密度就要不断升级正极材料，如从铅酸、到镍系、再到锂电池。但锂已经是原子量最小的金属元素，比锂离子更好的正极材料理论上就只有纯锂电极，但能量密度其实也只有汽油的1/4，而且商业化的技术难度极大，几十年内都无望突破。因此锂电池能量密度提升受制于理论瓶颈，空间非常有限，最多也就是从目前的160Wh/KG提高至300Wh/KG，即使达到也只有燃料电池的1/110，可谓输在起跑线上。
燃料电池的原料氢气主要缺点就是体积能量密度不高，现在基本上是采用加压来解决这个问题。按照现行的700个大气压的加压模式，其体积能量密度是汽油1/3。同样跑300公里，燃料电池储氢罐体积为100L，重量为30KG，对应汽油车油箱为30L，但电动机体积比内燃机小80L，总体积相差不大。锂电池车分为三元和磷酸铁锂两种主流技术路线，代表企业为Tesla和比亚迪。三元能量密度更高，但安全性差，需要辅助的安全保护设备，跑300公里所需的两种电池体积分别为140L和220L，重量为0.4吨和0.6吨，都远高于燃料电池。展望未来如果储氢合金和低温液态储氢技术能够突破，燃料电池体积能量密度将分别增加1.5倍和2倍，优势会更为明显。
高压气态储氢技术将氢气压缩，以高密度气态形式储存，具有成本较低、充放氢速度快等特点，是发展最成熟的储氢技术。目前储氢瓶可分为以下四种：车载储氢技术是氢燃料电池车发展的关键，直接影响氢燃料电池汽车的续航里程和成本等。氢燃料电池车载储氢技术主要包括高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢和有机液体储氢等。其中，气态储氢技术成熟、应用广泛、成本低，是目前储氢应用的主要方式。
数据来源：北京市氢燃料电池发动机工程技术研究中心
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