南科大教授刘科：冷静透视电动车、氢能和我们的未来
安利一篇深度科普好文：本文作者刘科是全球知名能源专家、澳大利亚国家工程院外籍院士。他曾带领UTC、尼桑、壳牌石油三家公司的工程师团队，耗资上亿美金研发了全球第一辆“车载汽油制氢的燃料电池汽车”。曾连续三届担任美国氢能与燃料电池峰会主席。
大家好，我是刘科，南方科技大学创新创业学院和南科大清洁能源研究院的院长。今天我给大家分享的主题是《电动车和氢能的历史与未来》。
为什么要发展电动车、氢能这种新能源汽车？主要是解决两个问题：第一是我们国家的石油不够。我十年前回国的时候，中国的石油总消耗量只有4亿吨，但十年之内由4亿吨增加到7亿吨。我们前20年勉强还能生产2亿吨，到2017年2亿吨都维持不了，只有1.91亿吨，2018年降到1.89亿吨。我们现在将近73%的石油靠进口。第二就是大家都能看到雾霾和空气污染问题。
为了解决这两个问题，就需要开发更清洁的汽车和能源，所以电动车和氢能自然就被推上历史的舞台。
为什么100多年前电动车多过燃油车，后来燃油车占了统治地位？
| 100多年前纽约大街上的电动车
电动车并不新。1912年，纽约、伦敦、巴黎，还有洛杉矶的大街上，跑的电动车远远多于燃油车。为什么？因为铅酸电池早于内燃机发明20多年。100多年前，以爱迪生为首的一批科学家就在赌电动车。
我回国前在GE（通用电气）工作，爱迪生就是GE的创始人。当时以福特为代表的汽车公司赌的是燃油车。到了20世纪30年代以后电动车就几乎销声匿迹了，今天燃油车仍然占有绝对统治地位。
为什么是这样的格局？我来谈几点历史原因。
第一点，我们研究汽车或者研究交通运输燃料的时候，有一个很重要的概念，叫体积能量密度。对汽车来讲，重量重一点无所谓，但油箱不能无穷大。假设我们的油箱都是1立方米，每种能源蕴含的能量密度大小，也就决定了汽车能跑的距离远近。
100多年前就发明的铅酸电池的能量密度是90千瓦时/立方米，人类花了将近上千亿美金和100多年的探索，电池能量密度到如今只从90千瓦时/立方米提高到260千瓦时/立方米。现在特斯拉的电池、比亚迪的刀片电池，大概就是260千瓦时/立方米。而汽油的能量密度是8600千瓦时/立方米，柴油是9600千瓦时/立方米。稍后即将提到的甲醇液体是4300千瓦时/立方米。
总而言之，人类花了100多年时间的研发，电池的能量密度并没有得到革命性的根本的改变。
| 各类能源的能量密度
第二点，液体能源有个非常好的特点，陆上可以管路输送，海上可以非常便宜地跨海输送。2016年我到深圳工作不久，邀请了时任美国能源部部长、诺贝尔奖获得者朱棣文先生，还有当时中国工程院主管能源的副院长谢克昌院士，以及中国科学院主管能源的副院长李静海院士为南科大清洁能源研究院举办成立揭牌仪式。
当时在一个能源研讨会上，我问大家一个问题，说很长一段时间在深圳开车加油是7块钱一升，假设这个汽油是从休斯敦炼油厂用船拉到深圳盐田港，这一升的运费是多少钱？我让好多搞能源的朋友猜，有人猜是3块5，甚至有人猜5块，也有人猜1块的，我说真正的答案是7分钱不到。
我说7分钱的时候大家没人相信，但一算就明白了。现在一条大船可以拉30万吨，大概是4亿升。液体的好处在于，使用泵和管道就能装船，不需要人工。到了深圳的码头，管道连接好后，使用泵就能打到罐里，也不要人工。路上耗费的就是船的油钱和折旧费，4亿升，如果一升一毛钱就是4000万元，但跑一趟船根本用不了这么多油钱。这就是为什么世界上产石油的只有那么几个地方，但任何一个角落都可以很方便地加油开车。所以，液体在运输上有很多好处，而且可以长期储存。茅台酒存50年没问题，但电和气都不能长期储存。
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百年前的福特量产汽车的流水线
第三点，为什么人类的第一条流水线是福特的流水线？内燃发动机是机械的东西，造一台很贵，但当一条流水线造出100万台的时候，每台的成本会极大降低。1913年，福特的流水线一上去量产，就让美国的汽车从4700美元降到380美元，让蓝领工人都可以买得起汽车。
然而电动车不同，每个电池都需要一定量的镍、钴、锂，车上还有铜等各种金属。产能扩张后每台成本会有所下降，但是下降不多，不像机械不锈钢，要多少，产多少，造得越多，成本越低，材料成本很少。电动车的材料成本占大头，加工成本并不是主流，所以你可以采用流水线，可以降低一点，但不能有根本的降低。
中国的电动车从2016年底的51.7万辆增加到2018年第一个季度的79.4万辆，增量为28万辆，相对于当时整个汽车市场一年2900万辆的产量，是很少的，但同期追踪全世界的钴的价格和锂的价格，分别翻了四倍和一倍。这种情况告诉我们，如果技术不突破，不把钴和锂的用量降下来，造得越多材料越贵。当钴的价格翻了四倍，锂价格翻了一倍的时候，全世界没有一家公司声称通过回收电池里的钴和锂能实现盈利，这反过来告诉我们，电池的回收技术还有待突破。