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用液态氢代替液态天然气，直接烧氢气岂不是比做成氢燃料简单？为何非要氢燃料电池

公交车，大货车这样的大型带巨大碰撞缓冲尺寸的用氢能源我看行，私家车碰撞动不动就被大车挤烂了不适合，

氢气制取建议用多余的不很稳定时多时少的自然能源制作，比如太阳能电池，风能，潮汐能发电制取，还利于能源二次存储，

淘金客说：题主的问题实际上是两个：1、液态氢能代替液态天然气吗？2、燃烧氢气好还是用氢燃料电池好？以下我尽量用最容易理解的方式，倒过来说一下这两个问题。也可以直接看最后的结论。

为什么用氢燃料电池？

其实很简单，因为氢燃料电池效率更高。氢气进入燃料电池，直接通过化学反应就产生电能，没有中间环节。氢的化学能到燃料电池输出的电能，淘金客本人亲自测试过的最高效率能达到60%！其余的能量变成热能。而且通常的规律是负载越低效率越高，因为这个过程中产生的热越少。即使只算发电效率50%（此时燃料电池的负载已经比较大了），电动机的效率也比较高能到90%，最终到车轮上动能有45%。

燃烧氢气的效率低得多，用氢作燃料效率会高一些，但热机效率到顶也就是卡诺热机，汽车用的发动机还是按效率更低一些的奥拓循环和狄塞尔循环来设计的，效率更低，汽油机就是36%，柴油机高不了多少。通过变速箱输出到车轮上还会有损失，最终到车轮上……

燃烧氢气有过吗？

燃烧氢气并不是没有，火箭发动机就是燃烧氢气，因为液氢发动机的比冲值是所有化学能火箭发动机中最高的，没有之一。比冲这个概念嘛，简单说就是把1千克质量的物体在1秒内推动的距离，看谁用的燃料越少，则比冲值越高，单位是米/秒。再说明白一些，同样是把1吨重的卫星送进相同的轨道，液氢发动机消耗的燃料是最少的（不跟电磁推进器比啊）。

另外液氢发动机用另外美苏都有过用氢气驱动喷气式发动机的想法，也是准备用在超音速飞机上，但最后发现一个问题：液氢重量虽然轻，体积还是太大了。用在飞机上，体积意味着阻力大，用在汽车上，占去的空间大……在火箭上也不全用液氢，这个问题也是原因之一。题主提的烧氢的汽车以前就测试过如下图，波音最近还推出的氢动力无人机如下下图，也是燃烧氢气的发动机，主要是因为排放很干净很环保……

液氢能代替液态天然气吗？

相差太远了，天然气沸点是零下161度，而氢的沸点是零下252.78度，已经接近绝对零度啦。因此保存液氢需要极好的隔热条件，而且每天通常要蒸发掉1%以保证低温。火箭上的液氢可以发射前加注，不需要保存很长时间，家用汽车要是加上一箱液氢，放在车库里一周不用的话，就会有损失，而且损失的氢还要及时排出去，否则家里随便一个火星……这样用着实在让人太担心。

另外前面说过液氢太轻了，体积能量密度很低。按重量算热值比液化天然气高一倍多，但是按体积算就只有液化天然气的几分之一了！尽管比现在氢燃料电池汽车上的高压氢能量密度要高，但如果算上隔热容器，就很难说了……火箭上之所以能用液氢，还有个原因是一次装得多，所以比较划算——这个容易理解吧？燃料的量越大，容器的壁厚都差不多，所以容器在整个燃料系统中占得比值就越小……感受一下下图这个大众用在汽车中的储氢罐，目前还不确定装的是体积最小的液氢还是略大一些的高压氢……

结论

一、氢燃料电池的效率比燃烧氢的发动机高很多，所以要用它。多亏燃烧电池效率高，所以很大程度上弥补了氢的体积能量密度很低的弱点，氢燃料电池汽车的续航距离还能做得不错。

二、液氢代替液态天然气有困难，民用产品很难以很低的价格，长时间保存那么低温度的液氢。

三、汽车上空间有限，液氢的体积能量密度低于液化天然气，所以使用起来有麻烦。

四、就淘金客来看，目前气态氢、液氢存在的问题，是导致氢燃料电池汽车难以推广的重要原因，必须想一些其它方法，比如化学储氢技术等等。

这个液态氢气在技术上有点难度，这个和液化气就不一样。当然可以选择采用高压氢气瓶作为燃料电池的储备源。电驱动和燃气发动机在结构上区别很大，电驱动是时代发展和科技进步的产物。也未来地面和航天航空发展的方向。

直接燃烧氢气本身没有技术问题,但在实际使用中“燃料氢气”的存放、运输、加氢站的建设在非常大的安全、技术问题,众所周知氢气是非常容易被引爆的.

目前已开发的氢燃料电池中氢气是附着在某些基质上的,并不以单质的气态或液态方式存在,这种基质对氢气的吸收和释放都相对缓和,从而取得良好的安全性.

比方讲：水在常温、常压下是液态,可以用罐子装着运,假如罐子破了,水流一地就没用了（如果换成氢气就是重大安全隐患）,但如果运输中水是被保存在某些大分子吸水材料中（比如尿不湿里用的那种）,那就安全多了.

作为汽车新能源的应用行业，目前比较火爆的是氢燃料电池汽车，很多大的投资都进入了这个行业。氢气可像天然气那样直接用于发动机，它燃烧后生成水，不排放CO、HC、CO2，是非常干净的燃料。

1.氢气用作汽车能源的主要优点

（1）来源非常丰富。氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。氢可由水电解而成，水的资源极其丰富。也可以以天然气、煤、硫化氢为原料制取。

（2）污染很少。

（3）热效率高。

2.氢气用作汽车能源的主要问题

（1）成本高。地球上氢气储量固然丰富，但以目前的技术，制取氢的成本太高。

（2）储带不便。氢气在汽车上的储带十分不便。

（3）动力性较差。

氢气作为汽车燃料是合理的，它的前景取决于制氢方法、携带技术有无突破性进展。氢气还是燃料电池的燃料。

这就涉及到氢的理化性质方面。

常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难容于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的1/14，即在0℃时，一个标准大气压下，氢气的密度为0.0899 g/L。氢气是密度最小的气体。空气平均密度为29，而氢气只有2。氢气会上浮到高层大气，在高压环境下，氢气会自燃。因此在自然界空气中存在氢气是很困难的。

既然有这么好的燃料，自然界又很少存在，用什么办法来获取呢？

工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中，造成“氢脆”现象，使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料（如蒙耐尔合金），设计也更加复杂。2018年2月，中国实现氢气的低温制备和存储，荣获科技部2017年度中国科学十大进展。

氢气的储存：由于氢气是一种易燃易爆的气体，难液化，储存和运输不方便也不安全。如何储存氢气是氢能源开发研究的又一关键问题。目前，人们发现某些金属合金如Ti—Fe、Ti—Mn、La—Ni等具有储氢功能。其中La—Ni合金在常温、0.152MPa下就能放出氢气，已用于氢能汽车和燃料电池中氢气的储存，新型储氢型合金材料的研制和实际应用对氢能源开发具有重要意义。

基于多种因素的考虑，现在暂时不用氢气做燃料，不过相信在不远的将来，会克服种种难题，找到解决的办法。