马斯克称燃料电池是智商税（马斯克质疑，被吹上天的石墨烯到底是黑科技还是“大号智商税”）

本文目录

• 马斯克质疑，被吹上天的石墨烯到底是黑科技还是“大号智商税”
• 氢燃料电池汽车在中国有发展前途吗
• 特斯拉马斯克痛批氢燃料电池是“垃圾”，你认同吗
• 马斯克直呼是智商税！A股公司却纷纷布局，氢燃料电池到底潜力如何

马斯克质疑，被吹上天的石墨烯到底是黑科技还是“大号智商税”

石墨烯（Graphene）的豪情壮志：比钢强200倍，比纸轻1000倍！

2004年，曼彻斯特大学的两名科学家安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（ Konstantin Novoselov）进行了一项看似简单的试验：他们用胶带粘在一块石墨上，然后扯下胶带。接着把粘了石墨的胶带部分用胶带再次粘上再分开，重复这个过程足够多次，直到最后胶带上看不见什么东西的时候，石墨烯就诞生了！

石墨想必大家都不陌生，从小写字用的铅笔笔芯的主要成分就是石墨。初中学化学的时候，我们又知道了石墨的物理结构就是无数层超薄的纯碳片堆叠而成。所以你一层一层的剥离石墨，直到最后只剩下一个原子厚度的时候，这层不可思议的薄碳片就是石墨烯。

石墨碳层结构

2010年，两人因发现石墨烯共同获得了诺贝尔物理学奖，只因它是一种超级材料：

石墨烯强度是钢的200倍！

石墨烯比纸轻1000倍！

石墨烯透明度为98%！

石墨烯在常温下的导电性能比其他任何已知材料都要好！

石墨烯可以将任何波长的光转换成电流！

石墨烯的碳元素是宇宙中第四丰富的存在！

马斯克这个世界前首富、特斯拉CEO，据说还是钢铁侠灵感来源的传奇男人应该不太可能说出这种话，或者原话不是这个意思吧？！作为世界上首屈一指的电动汽车及能源公司，特斯拉肯定是希望电池技术越先进越好的，你猜石墨烯能怎样改变电池技术？

石墨、膨胀石墨和石墨烯（右）

石墨烯的超能力跟它的结构有很大的关系。如果放大到足够的程度，你会发现石墨烯看起来像一个蜂窝，六边形的蜂窝类似于铁丝网。每个碳原子都与其他三个碳原子共价键结合，使其拥有相当强的稳定度（强度）。

为什么石墨烯导电能力那么好？每个碳原子最外层拥有四个电子，其中三个电子组成了稳定的共价键，但剩余的这个电子可以在空间自由移动，以几乎没有电阻的情况下运输电荷。室温下，石墨烯是已知物质中导电最快的物质！

麻省理工学院最近的研究还发现，将两层单原子厚度的石墨烯堆叠在一起，并有1.1度位移时，石墨烯能变成超导体。超导体是最稀有的导电材料，因为它绝对没有电阻，也不产生一点热量。当然这是在接近绝对零度（-273.15°C）时实现的，但它揭示了石墨烯与其他超导元素结合的可能性，这将从根本上提高电池或电网的输电效率。

MIT石墨烯超导体试验

超导体材料的大规模运用还需要时间，但石墨烯产品会较快的进入市场，比如很多人一直热切期盼的石墨烯电池。现有的锂离子电池充电速度相对较慢，电量还存在流失现象，并且在一定的充电次数后会烧毁，因为它在供电的过程中发生的电化学反应会产生大量热量。

由于石墨烯的超导体属性，它的充放电时产生的热量要小得多。现有的研究认为，石墨烯电池有望比锂离子电池充放电速度快五倍，寿命延长三倍。Flagship研究伙伴正在制造的石墨烯电池性能能比当今最好的高能电池高出20%的容量和15%的能量，另外的团队已经造出的石墨烯太阳能电池将阳光转化为电能的效率提高了20%。

其他的用途暂且不去赘述，至于电动车，石墨烯电池能大大延长它们的行驶半径。如果能实现石墨烯电池在电动车上的商业化运用，马克思的特斯拉估计又要卖疯了吧！质疑不质疑，你觉得呢？

氢燃料电池汽车在中国有发展前途吗

氢的来源，决定了它永远是脱裤子放屁，不是靠电解就是石化，这两种能源都是本来就可以很方便的传输利用的，制氢不但要重新投入，而且反而变成一种不安全不方便的燃料，外加其在一次能源的基础上平白增加的巨大化学损耗，完全不具备经济性，难怪马斯克说这是愚蠢的燃料，根本不适合大规模民用，不过氢燃料电池在军事潜艇等不计成本的领域还是有很大发展空间的。

此外，长期大规模制备氢气，具有很大的生态风险。氢气是可以往大气层外逃逸的，虽然过程很慢，但以亿万年为单位的话，地球很可能会像火星那样丧失海洋，这种水资源的变相逃逸在自然界中一直缓慢进行，盲目发展氢能产业无疑会加速这个过程。另外氢气与臭氧接触会变成水，这对臭氧层又是一种损害，所以氢能源真的没有资格说“环保”。

但氢燃料电池不靠谱，不代表其它燃料电池不靠谱。日前，日产发布了世界首款采用固态氧化物燃料电池技术的原型车——e-Bio Fuel-Cell。该车燃料电池利用纯生物乙醇发电，续航里程不小于600公里。此类车型无需新建加氢站等设施，利用现有加油站就可对生物乙醇进行存储和加注。此外，生物乙醇在陈化粮、作物废料中都可轻松获得，自乙醇汽油推广以来已形成成熟的产业链。

对于消费者来说，乙醇燃料电池无需固定圆柱形状的储气罐，无需加压，完全没有氢燃料车后排无法放倒以及安全性等的诸多顾忌。对于环境保护来说，氢燃料必须消耗电能/石化等一次能源而制得，完全没有资格嘲笑“用电不环保”。而乙醇原料使用的是生物原料，其能量本质完全来源于太阳能，并且作物生长参与了吸收二氧化碳的过程，将制乙醇的渣滓封埋还可以实现大规模碳固定。所以说，如果说电动车和氢燃料车是“减排”，那乙醇燃料车则史无前例的实现了“负碳排”，乙醇能源的产业化可能是人类抑制全球变暖的一大杀手锏。生物能源唯一需要顾忌的是用地问题，未来仍需研发提高农业、生活废料的利用率，并且大力开发荒漠作为能源产地，避免受到“拿粮食去开车”的指责。

特斯拉马斯克痛批氢燃料电池是“垃圾”，你认同吗

淘金客说：马斯克的话很有道理。他的主要矛头就是针对氢的安全性，燃料电池倒还其次。氢不仅仅是个安全性的问题，经济性上说做为能源介质损耗太大，还不如直接输电出来使用。

马斯克对氢的安全性有偏差

理论上其实氢气比氧气要安全。很多人对氢的安全性理解还停留在上世纪齐柏林式飞艇爆炸的概念中。但实际氢要爆炸并不容易——要在空气中达到4%的浓度。但是氢是自然界最轻的气体，它的扩散速度非常快，在开放空间中难以达到4%的浓度——相反天然气之类的可燃气体扩散速度慢，达到爆点还容易一些。

不过在相对封闭空间中氢就非常危险，齐柏林硬式飞艇是双壳结构，气囊之外还有层硬的外壳，氢气泄漏以后在硬壳和气囊之间不易扩散这就容易爆炸了。所以氢燃料的汽车其实还好办，多数是在露天行驶，但加氢站结构复杂管道多，就容易出问题。目前全球加氢站还只有几百座，公开报道的爆炸事故已经有4起……如下图，挪威加氢站爆炸

高压也很危险

氢气太轻，密度太小，体积能量密度低得令人发指，所以一般用高压存储。丰田的“未来”上用70MPA压力氢气瓶储存，相当于压缩700倍（实际考虑压缩因子，能释放出约400多倍的氢气）我们已经投入运行的大巴车，采用35MPA的气瓶。这个高压的危险性很高——轮胎的压力不到1MPA，就能炸死人！而且这个气瓶在乘用车上往往还就布置在座位下面……

当然很多厂家都声称高压气瓶很安全，用子弹打穿也只是漏气而不会炸开，问题是压力太大了，漏出气体速度可能很快很要命。而且气瓶安全，那管道呢？阀门呢？汽车在发生碰撞的时候呢？你看下图，座位下那个黄色的气瓶……

氢气的泄漏

良好的工业产品发生气体泄漏的可能性并不大。但是，氢气是最轻的气体，分子也是最小的，所以它会——渗漏！就是从完好的瓶壁、管道壁上渗出来，就像是水从完好的纸上渗过去一样！举个例子，丰田的“未来”汽车气瓶用的是碳纤维缠绕加高分子材料的内胆，这种俗称为“4型瓶”的压力容器在我国没有获得批准量产，因为我国的高分子材料不太过关，材料分子间隙大很容易渗漏，因此我国用的都是“3型瓶”——内胆是铝合金的。你想想，买辆车，加满了氢放家里不用，几个月后车库里面可能……

神秘的“氢脆”

此外氢分子和很多金属之间会有“氢脆”现象，就是说这些金属在高纯度氢气中会慢慢变脆。原因至今不明，学界还存在一定争论！比如钛合金本来是综合性能非常好的材料，但偏偏氢脆现象很严重，钢会好很多，但氢脆仍然存在。所以用这些材料制造燃料电池、管道等，都要进行镀膜，镀膜还不能脱落……如下图，飞机起落架中因为冶炼时产生的“氢脆”现象。

氢的经济性

氢的来源、运输也很成问题。制造氢可以用电解水，但最高效率的电解水制氢，要5度电制1立方氢气（常压），这1立方氢气勉强能发2度电！这个损耗实在太大了一点，5度电最终变成了2度，还不如拉条电缆传输出来直接给电器使用，何苦要把它变成氢气呢？当然天然气、石油、煤也能用来制氢，可制氢过程有污染——你总不能只要化石能源中的氢，无视其中的碳吧？

氢气由于密度太小，运输也很不划算，即使压缩1000倍。天然气密度大得多，液化后的运输成本都不低，氢气的运输成本只会更高。一般认为氢气运输距离超过200公里就不划算了——所以，运氢气还不如用特高压线路直接送电。

氢能源的出路

淘金客个人观点如下：

1、氢燃料电池系统目前只适用于某些特殊用途——这些用途无法用线路供电，锂电池的能量密度又太低，可以考虑用氢燃料电池。美国在单兵携带的电源上一直做类似的尝试。

2、目前的高压储氢加燃料电池系统，并不适合给汽车使用。综合算下来，能量密度其实比锂电池强不了多少——散热系统、增压系统、管道、安全阀等等这些东西占了太多重量和体积，重量能量密度方面比锂电池略好一些，体积能量密度远远不如锂电池——丰田“未来”汽车上塞得满满的还只能坐4个人，特斯拉前后都是空的行李箱还能挤5个人呢。而燃料电池系统、锂电池系统，论能量密度都只有燃油的几十分之一！

3、化合物储氢是出路之一。美军在单兵电源上用的氢化铝储氢，如上图，但氢化铝很不稳定。在军用“科罗拉多”汽车上用的燃油整备制氢，没有氢气瓶！如下图。化合物储氢相对安全得多，但技术目前还没有很多的突破，成本也还很高。

4、金属氢……这个太遥远了一些，需要超高压，就是固态的金属相的氢。不过它要是爆炸，威力超过炸药的30倍……

5、最后结论：马斯克虽然有错误，但他的论点大体上还是靠谱的。氢燃料电池目前适合在一些特种用途中使用，大规模推广到汽车还需要多慎重考虑！

马斯克直呼是智商税！A股公司却纷纷布局，氢燃料电池到底潜力如何

实事求是，马斯克说的没错。就目前技术，只能电解或用煤、油制氢，效率低，成本高。运输和存储也是大问题，安全得不到保障。用于汽车时，燃烧氢发电，然后再存储在电池里驱动汽车，又要损失大量能源。整个过程，最大的问题是：安全！如果燃烧爆炸发生事故，后果很严重。