未來公開課｜劉科：電池技術沒突破，一味追求發展電動車會很危險

“如果電網裡67%的電力還是火電（靠燒煤發電），電動車不能稱之爲清潔能源”、“光顧發展電動車不考慮電池回收的問題，每個人會付出代價”、“電不好儲，儲氫也不那麼簡單”。

劉科，全球知名能源專家、澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學清潔能源研究院院長，在美國工作了20餘年，曾帶領UTC、尼桑、殼牌石油三大跨國公司的工程師團隊，耗資上億美金研發了全球第一輛“車載汽油制氫的燃料電池汽車”，並作爲首席科學家承擔美國能源部項目，研發一系列技術用於加氫站建設，連續三屆擔任美國氫能與燃料電池峰會主席。

《未來公開課》劉科：電動車與氫能的歷史和未來（來源：本站科技報道）

當前造車新勢力紛紛入局，新能源汽車賽道一片火熱，在本站新聞攜手中國移動重磅打造的全新演講IP“未來公開課”上”，劉科院士說，如果電池技術沒有取得突破，一味盲目地追求電動車的發展是危險的事情，一百年前，電動車已經被髮明，但並沒有競爭過燃油車。

電動車之所以在百年前沒能贏過燃油車，劉科在本站未來公開課現場爲我們詳解了其中的各種原由。

繼而，氫能熱興趣。人們發現氫能是一種很好的動力燃料，潔淨無污染，量產成本低、發電效率高，但同時，它也是一朵帶刺的“花”，不好儲存和運輸，容易爆炸，存在安全隱患，並且佔地面積大、基建成本高。這都制約了氫燃料電動車的發展。

劉科院士團隊研究發現，如果用甲醇作爲載體來制氫，是比較理想的一種辦法，而且儲運也方便，能夠避免氫能的上述痛點。

劉科認爲，不需要繞開已經很成熟的加油站系統，另外投入巨資興建充電站或加氫站。出於降低建設成本的考慮，完全可以通過對已有的加油站進行改造，使加油、加氫（或充電）並行，就可以使當前電動車的里程焦慮、冬天電池不耐用等問題成爲可解項。

“一般加油站地底下有6個罐，前十年，可以改成1個甲醇罐，5個汽油罐。再過十年，可以進一步改成2個甲醇罐，4個汽油罐，這樣就不需要花多少萬億另建充電樁和加氫站。”

以下是劉科院士演講實錄（刪節版）：

大家好，我是劉科，南方科技大學創新創業學院（和南科大清潔能源研究院）的院長。

今天我給大家分享《電動車和氫能的歷史與未來》。爲什麼要發展電動車，氫能這種新能源汽車？

主要解決兩個問題：第一是我們國家的石油不夠。我記得我十年前回國的時候，中國的石油總耗量只有4億噸，但是短短的十年之內，由4億噸增加到7億噸石油。我們前20年我們勉強還能產兩億噸我們中國，但是到了2017年兩億噸都維持不了，只有到1.91億噸。到了2018年1.91億噸都沒法維持，降到了1.89億噸，那麼我們現在將近73%的石油靠進口。

這是一個國家能源安全的問題。

那麼第二點就是大家都能看到霧霾和空氣污染問題。

因爲要解決這兩個問題，我們就要開發新的能源汽車新的更清潔的汽車，所以電動車和氫能自然就被推上歷史的舞臺。

但是電動車並不新。其實一百年前在1912年，紐約、倫敦、巴黎，還有洛杉磯的大街上，跑的電動車遠遠多於燃油車。爲什麼？

是因爲鉛酸電池早於內燃機發明20多年。

那麼在一百多年前，以愛迪生爲首的一批科學家就在賭電動車。我是在GE回國的，愛迪生就是GE公司（通用電氣）的創始人。那麼以福特爲代表的是賭的燃油車。但是到了30年代以後電動車就幾乎銷聲匿跡了，那麼到今天，全世界燃油車佔着絕對的統治地位。

第一個歷史原因是什麼？我們在搞汽車的人或者搞交通運輸燃料的時候，很重要一個概念，叫能量密度。那麼對於汽車來講，重點（量）無所謂，但是我的油箱不能無窮大。那麼這張圖就告訴大家，假設我們的油箱都是1立方米，每種能源能跑多少公里，就是它的能量密度。

那麼鉛酸電池是90千瓦時/立方米，這個一百多年前就發明了。人類花了將近上千億美金，一百多年的探索，今天這個電池的能量密度，只從90提高到260，就特斯拉現在的這種電池，包括比亞迪最近的刀片電池，大概就是260千瓦時/立方米，而汽油是多少？8600。柴油多少？9600。我一會兒提到的甲醇的液體多少？4300。

所以其實人類花了一百多年曆史（研究），電池的能量密度並沒有得到革命性的根本的改變。

那麼第二點，液體能源它有個非常好的特點，路上可以管路輸送，海上可以非常便宜地跨海輸送。

我記得2016年我到深圳不久，當時我請美國能源部部長、諾貝爾獎獲得者朱棣文先生，還有當時我們中國工程院主管能源的副院長謝克昌院士，還有當時中國科學院主管能源的副院長李靜海院士，現在是我們國家自然基金委主任，三位朋友專門到深圳去，我們成立當時南科大清潔能源研究院，我當院長，一個揭牌儀式，我請了三位朋友到深圳。

在一個能源研討會上，我問了大家一個問題。我說當時很長一段時間深圳開車加油是7塊錢一升，我說假設這個汽油是從休斯敦煉油廠拿船拉到我們深圳的鹽田港，你加油站是7塊錢一升，這個運費從休斯敦運到深圳的運費，這一升是多少錢？我讓大家好多在場的搞能源的朋友猜，有人猜是3塊5，甚至有人猜5塊，也有人猜1塊的，但是我給大家講真正的答案是這一升7分錢不到運費。

我說7分錢的時候大家沒人相信，但是你一算賬你就明白了。因爲現在大船一條船拉30萬噸，30萬噸大概是4億升，記住液體有這個好處，裝船的時候管子一接嘩啦啦就流進去了，不要人工的。到了碼頭，管子一接，只要有個大罐，泵一打就流到罐裡了，也不要人工了。路上耗的就是船的油錢和折舊費4億升，一升一毛錢就是四千萬，但是我跑一趟船的油錢根本用不了四千萬。這就是爲什麼這個世界上產石油只有那麼幾個地方，但是世界上任何一個角落都可以開車的最根本的原因。這點歷史我們必須明白。

液體有它的好處，路上可以管路輸送，海上可以跨海輸送，而且長期儲存。茅臺酒存五十年沒問題，但是電和氣都不能夠長期儲存。

爲什麼人類的第一條流水線是福特的流水線？是因爲內燃機機械的東西，你造一臺很貴，但是一條流水線造一百萬臺的時候，每臺的成本，今天就2300美金。所以當時1913年，福特的這個流水線一上去以後，整個就讓美國的汽車從當時價格4700美金降到380美金，而且可以量產，讓美國任何一個藍領工人都可以買得起汽車。

而電動車有這麼一個特點，每個電池需要這麼多克鎳、這麼多克的鈷，車上還有這麼多克的銅，各種金屬，你造一臺、造一萬臺、造十萬臺，每臺成本有所下降，但是下降不多，不像機械不鏽鋼，要多少產多少造得越多成本它的材料成本是很小的。而電動車它的材料成本佔到主要，加工成本並不是主流，所以你可以流水線，可以降低一點，但是不能得到根本的降低。

當中國的電動車從2016年底的51.7萬輛增加到2018年第一個季度統計79.4萬輛，這個小小的28萬輛的增量（記住中國汽車的產量是2900萬輛），這個同期我追蹤全世界的鈷價格，翻了四倍，鋰價格翻了一倍，那麼在這種情況告訴我們，就是如果你技術不突破，不把鈷和鋰的用量降下來，那造得越多材料會越貴，這是第一點。

那麼第二點，當鈷價格翻了四倍，鋰價格翻了一倍的時候，全世界沒有一家公司說，我可以靠回收電池裡邊的鈷和鋰可以賺錢的。這個就反過來告訴我們，電池的回收技術還有待突破。

今天我們都是汽車，比如用了五到七年下來，放到一個儲能電源，一個5G基站底下做儲能，

做儲能可能還能再延遲一二十年，但是電池裡邊有很多劇毒的化學品，它有壽命的，不可能無限期放在那，那麼十年二十年以後，這個遲早得回收，因爲如果不回收，當幾百萬個甚至將來上千萬個劇毒的電池分佈在全中國大地，如果任其泄露的話，那是環境的災難。現在像比亞迪的這個電動車裡邊，大概600到800公斤的電池，不是你手拎就可以回收的。那將來這個車誰去回收？那我現在呼籲一定要加強電池回收的研發，那國家如果要回收，這筆錢誰來出？我賣車的時候已經一輛車補貼了這麼多，將來回收還要補貼，什麼時候是底？

所以這些環境的問題都要考慮，所以我現在一再呼籲，我們要加強電池回收技術的研發，把這個系統工程做好，否則你光顧發展電動車，不考慮回收的問題，今後我們每個人都會付出代價。

當然另外一點，今天的現實是中國67%的電都靠煤炭來發，那如果你這個能源結構不改變的話，如果你的電網還是67%的煤，那電動車是增加碳排放，不是減少碳排放。只有能源結構

你電網裡大部分是可再生能源的時候，電動車才能算得上清潔能源。

如果電網67%像今天還是火電的話，電動車不能稱之爲清潔能源。

電池的研發非常重要，不管你是電動車，還是今天的燃油車，越高檔的燃油車裡邊的電池越大，已經到五千瓦到十千瓦了，因爲電控、空調對吧，所以任何一個氫能汽車裡邊，都有一百升左右的電池。所以電池的研發怎麼強調也不過分。因爲電池的技術一定要有突破，沒有突破，一味地去追求電動車也是一個很危險的戰略。

但是遺憾的是電池這塊的技術有進展，但是一百多年來有些進展，但是沒有革命性的本質的飛躍，只從90到260，這是一個非常嚴峻的挑戰。

2018年5月13號，克強總理訪問豐田的燃料電池汽車，這張圖我想大家搞汽車的媒體人都見過。國內突然就掀起一股氫能熱。氫能有它的好處，我都在這列出來了，發電效率高，能夠降低對石油的依賴，排放爲水蒸氣，而且大規模量產燃料電池以後成本能夠下來，那麼燃料電池也要用貴金屬，但是它的貴金屬的回收技術相對來講比較成熟。所以呢，這些年的研發使得貴金屬用料（量）在降低，這都是它的優點。

其實燃料電池也不新，這已經是第四輪了。我2000年20年前，我就做美國兩屆的全美氫能協會的峰會的主席。我是將近20年的國際氫能協會的理事。那麼其實在90年代末和一直到2005年、2006年，這個期間之內美國花了上百億美金在燃料電池上的研發。2000年的時候我記得小布什總統在他的一個國情諮文在國情諮文演講的時候就說，今天晚上我宣佈一個計劃，美國能源部花多少多少億美金開發氫燃料電池汽車，15年後也就是說2015年我們每一個美國人開的車，後邊（排）放的都是水蒸氣。但是今天已經2021年了，達到了沒有？沒有。

全世界的燃料電池（車）其實可能加起來也就是三萬多輛，美國也就超不過一萬輛。那這個歷史原因是什麼？

燃料電池汽車也就是我們說的氫能汽車，沒有產業化的最根本的原因是因爲氫氣是不適合於

做人類大衆你我共有的能源載體的一個東西。爲什麼？第一我們講了，它的體積能量密度是最小的，那麼爲了增加能量體積能量密度，只好把壓力增加。那麼我們現在傳統的現在目前看到所有的氫燃料電池（車）裡邊的這個儲氫罐，都是350大氣壓和700公斤大氣壓，那麼這個罐，你如果拿不鏽鋼設計，不鏽鋼的後座這麼厚，因爲壓力太高。做過理工的人知道，700公斤壓力的高壓設備，不是那麼容易的。

而高壓的同時，同時有一個問題，氫氣是這個世界元素週期表最小的分子，最小的分子就意味着最容易泄露的分子。那麼第三點，氫氣在露天沒有問題，我們在20多年前在美國做過這個實驗，一個加氫車它儲氫罐一般爲了安全都放在最後邊，拿超強的步槍一槍打過去，普通步槍是打不透的，碳纖維的罐子。打完以後，因爲氫氣在露天沒問題，它很輕，就像氫氣球一樣，一條火龍衝上天，駕駛室的溫度一下子升不了那麼高，人有足夠的時間去逃逸。這是它的好（處），在露天。

但是在封閉空間裡邊，氫氣有個巨大的問題，氫氣是爆炸範圍最寬的氣體，4%到74%，小於4%是安全的，大於74%，只着火不爆炸，但是在4%到74%這個很寬的範圍內，遇火星嘣就爆了。那麼當中國北上廣深這些城市尤其深圳，90%以上車是停到地下車庫，是封閉空間，你如果進到地下車庫，有一輛車泄露，因爲它這個東西是小概率事件，不是說都會，但是你衆多用的時候，總有比如老化部件老化，你罐是安全的，閥門什麼老化，或者大家開車不注意，咣嘰懟到一個什麼地方去，一旦一個泄露遇火星爆炸，引起其他車爆炸，一個大樓就會毀掉。所以在封閉的空間裡邊，使用氫氣要非常注意。

我原來在90年代初我就進入全世界最大的石油公司埃克森美孚，我記得我加入埃克森，不管多高位置人進去，前一個禮拜什麼也不幹，安全培訓。儘管煉油廠非常重視安全的培訓，但是這一百年來，它總是有小概率事故發生，一百年來，煉油廠發生的事故，絕大多數是由於氫氣的泄露而造成的所以我們在石油化工行業裡邊有句話叫“Hydrogen is the devil in the refinery”氫氣是煉油廠的魔鬼，它泄露的時候，無色無味，甚至着了火是沒顏色的，所以電不好儲，氫氣也不那麼好儲，更不好用。

所以怎麼解決這個問題？要讓電動車要讓這個燃料電池汽車發展，我們要用其他更好的。我提出要液體的氫氣的載體來做，那麼我們提的方案是什麼？就是在目前將來可能會有其他更好的液體，但是目前我們覺得甲醇可能是最好的儲氫的載體。

爲什麼？

甲醇第一可以從煤來制，第二可以從天然氣來制，那麼未來我有了太陽能，我用太陽能可以催化，二氧化碳水來制甲醇，就變成綠色的甲醇。那麼中國現在甲醇產能全世界最高，大概八千多萬噸，按噸位來講將近汽油的1/4的量。那麼另外頁岩氣革命讓這個世界發現了將近兩百年用不完的天然氣，有兩百年用不完的天然氣，就有兩百年用不完的甲醇。爲什麼？天然氣是甲醇，你知道有天然氣這邊裝氣，那邊就可以甲醇就可以裝船了，它是非常成熟的技術。

因爲氣體跨海不好運，液體我剛纔講了，一旦轉成液體，全世界任何一個港口，拉到任何一個港口，每噸的運費大概也就50塊錢左右，很便宜，所以這是有天然氣。

那麼在未來，我們可以做太陽能制甲醇。我記得一年多前，中國科學院大連化學物理研究所

70週年所慶的時候，我作爲兩個外邊邀請的院士（做）主題演講，我也講了這個觀點。那麼當時大連化物所的李燦院士他們已經做了示範，就是用太陽能可以催化，把二氧化碳和水轉成甲醇，只是它今天的成本比煤制甲醇大概每噸要貴出五百到七百塊錢，那麼用太陽能制甲醇也是今後未來的一個方向，那就完全是綠色甲醇了，這是第一點。

那麼第二點，假如在車上，你裝一升甲醇，其實我們裝的是甲醇和水的摩爾比1：1，重量比要在64%的甲醇36%的水，就相當於64度的茅臺酒，這麼一個概念。因爲甲醇跟乙醇是酒

性質非常一樣，只是不能喝，其他的性能都差不多，那麼裝在車上去甲醇和水反應可以制氫

，那麼這麼一升甲醇可以放出143克的氣，我一升甲醇可以儲一升液體的兩倍，那麼車上甲醇和水反應制氣，氫氣馬上推動燃料電池。爲什麼這樣做了，因爲燃料電池是在80度發電

，80度，我們學過熱力學的人就知道，它對外空間散熱是有限的，燃燒都是將近一千度了，

那你很多熱量散到大氣中，這就是效率的問題。

所以我們認爲在今天來看甲醇可能是最好的一個儲氫的載體。我氫氣隨產隨用。那麼爲什麼用甲醇？甲醇在常溫常壓下它是液體，礦泉水瓶子就可以裝。那麼我剛纔講的液體能源的

所有的優點都有，它的能量密度4300，電池是260，是電池的將近的接近20倍的樣子，所以我們認爲就是未來氫燃料電池和電動車都有前途，但是這個儲能的載體要考慮好。

那麼爲什麼用甲醇？因爲它是液體，那麼有了液體能源，人類現在已經建成的幾萬億美金的液體基礎設施就不用廢掉了，就可以用了，對吧。我這十年，可能一般的加油站底下，比如六個罐，我前十年是一個甲醇罐、五個汽油（罐），再過十年，可能兩個甲醇，四個汽油。這樣我整個就不需要再花多少萬億去建加氫站和充電樁了。

那麼另外在短期之內，長期可以在汽車上用。短期之內，我們已經用甲醇的分佈式能源

解決5G基站山頂上的5G基站供電、邊防哨所的供電和孤島的供電，因爲目前這種遠距離的供電電拉過去很貴的地方的，唯一的一個技術就是柴油機，但是柴油機，第一，柴油每百萬大卡的成本，是我甲醇的一倍，貴。第二柴油機污染大，第三噪音大，第四還有一個問題

就是在前不着村後不着店的地方，你放着柴油的話，晚上有些人連着這個柴油和柴油機一起給你偷走了。你要一加幾個人去照顧的話，你的成本就上升了。

那麼甲醇現在偷出去他不知道怎麼用，你柴油機，甲醇我現在，這是我們在廣州山頂的一個基站，給5G基站已經供電，將近好幾年的一套裝置，地下埋了五百升的甲醇和水的罐，甲醇和水制氫氣發電，爲什麼？這個你一動我就自動報廢，柴油機械你（不）可以自動報廢，誰都會修，但是這個東西你動了以後它就沒用了，所以別人偷走也沒用。

全世界現在有一百萬個壞電基站，原來都是設置靠柴油機發電，但是我們用這個技術

可以把它救活。

那麼這個技術充分發揮以後，發展以後，邊防哨所、孤島（可用），將來把它縮微就可以上車，那麼上了車以後，就可以解決很多基礎設施的問題。

因爲今天電動車還有一個很大的問題，氫燃料電池的問題，除了我剛纔講的問題，就是基礎設施的問題，再加上氫氣的安全（儲存需要），要求一定的佔地面積。你佔地面積現在像北上廣市中心的地方，每畝地都是幾個億了對吧。你將來光這個佔地成本你就受不了。那麼現在比如有些地方我們做調研，中國現在已經建的充電樁的利用率不到4%，北京、上海這些地方利用率不到1.5%，因爲地價問題很難解決。

再另外一點電動車還有一個問題，冬天的趴窩。咱來看新聞，一到冬天哈爾濱、北京的地方

，我在北京前幾年我在北京我研究這個東西，我一上這個電動車的地方，司機大冬天穿着這個軍大衣，棉靴子，不敢開暖氣。我說你把暖氣開着，他說不敢，我不開暖氣，只能跑一百多公里，我開了暖氣，我馬上就沒電了。那麼記住全世界80%的經濟（城市）是北緯25度以上，紐約、倫敦、巴黎、莫斯科、東京、北京，對吧，多倫多，都是有冬天的地方，如果一個電動車你只能夠夏天用，冬天不能用，這個也會影響它的發展。那麼怎麼解決這些問題呢？其實我們提出的方案就是插電式充氫混合動力，什麼意思？

你也不要去建什麼充電站了，也不要去建加氫站了，你就在你家裡邊的地下車庫，你晚上反正得睡覺，車總得有地方停，停車的停車位邊上放個幾百塊錢的一個小的慢充的站，就像玩手機，你插上，你反正睡覺的時候沒事幹，你也別那麼着急充，因爲快充對電池的危害還是比較大的。你把它充滿。

但是車上永遠裝5升的甲醇，爲什麼？你要不裝這5升的甲醇，我現在在深圳，我買一個電動車，我（往）廣州都不敢跑，因爲跑到那就回不來。我到哪去充電，而且一充充幾個小時，對吧？但是我車上有了5升甲醇，甲醇制氫發電，那麼電可以給電池充電，我們做一個相當於電動車的充電寶。

你一旦沒有電的時候，或者冬天你如果冷的時候，那就像裝5升甲醇相當於類似裝5升汽油一樣，你用甲醇和水反應的溫度是200來度，用餘熱就把車可以加熱，也可以把電池保持到最佳溫度。而且基礎設施就可以永遠解決電動車雞和蛋的問題。

那氫能充電樁還便宜一點，加氫站就更貴了。我現在很難想象在短期的未來全世界現在所有的把加氫站建遍世界，像今天的加油站一樣，一個是安全性，一個你北上廣深中心城市地價問題怎麼解決。

所以我們實際上給電動車和氫燃料電池賦能。通過我們新的技術。

爲什麼做碳中和，因爲大家很多人在想碳中和主要寄希望於風能和太陽能這些可再生能源，那麼風能和太陽能最大的問題，它不穩定，一年8760個小時，太陽能的發電時間，基本大概中國平均就是1700小時，所以很多人你們聽到說是現在太陽能比火電都便宜了，這個話只對了1/7。在1/7的時間裡邊是的，但是其他6/7的時間，它的成本還是火電的好幾倍。

因爲中國的風能、太陽能發展了40年，我們現在的發電量也大概就是兩億噸標準煤的發電量。而中國的總共發電量是22億噸的煤。而且這兩億噸煤發展的時候，棄風、棄電效應也非常嚴重。爲什麼呢？是因爲電網只能容納15%的非穩定電源。你風能、太陽能發出來（電），我電網沒法承受，也沒法用，（所以）說今天的棄風棄電現象已經非常嚴重，你要再繼續增加，儲能問題解決不了的話，你只能棄得更多。

那麼怎麼辦？我們提出來就像把太陽能和風能轉成一個液體，類似甲醇的液體的東西，用它來儲氫，那麼今天液體能源的所有的新的概念都可以應用。

正如我們南科大的校長、原來清華大學副校長薛其坤院士跟埃隆•馬斯克對話講說，未來一個技術的突破就是怎麼把太陽能和風能充分利用起來，但是我認爲真正利用起來大規模（應用），是應該把風能、太陽能儲成以液體的形式儲存。今天是甲醇，未來也可能是其他更好的液體。把它（以）液體（形式）儲下來，再利用人類幾萬億美金建的液體基礎設施，就可以做到碳中和，而且也可以讓電動車和燃料電池有更大的發展。

我的演講就到此結束

謝謝各位。

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