最简单的化学反应 被学霸宝马与丰田玩到极致

2H2+O2=2H2O，不管你是文科生还是理科生，氢氧结合生成水的方程式一定是你记忆中最简单、最熟悉的那一个。今天我们就来讲讲宝马与这个方程式之间的故事。

　　2H2+O2=2H2O ，不管你是文科生还是理科生，氢氧结合生成水的方程式一定是你记忆中最简单、最熟悉的那一个。今天我们就来讲讲宝马与这个方程式之间的故事。

　　1973年第一次石油危机爆发，为了应对高昂的石油价格，宝马立即与德国航空航天协会展开合作，来研究将氢气作为汽车替代燃料的可行性。1979年第二次石油危机爆发，宝马第一辆氢动力汽车BMW 520h于同年诞生了。520h诞生10年后，世界上第一座液氢补给站在慕尼黑的BMW广场落成了。又过了10年，第一座公共液氢补给站在慕尼黑机场出现了，司机们在机器人辅助下可在3分钟内加满液态氢燃料。

　　宝马坚信氢燃料可以完全取代传统燃料，与此同时，车辆的性能和动力丝毫不会逊色于任何一部现代高级汽车。2014年9月，宝马一台名为BMW H2R的原型车在法国 Miramas 高速试车场，创下了氢燃料内燃动力汽车的9项全球速度记录。在2005年上海国际车展上，H2R也毫无悬念地成为了最耀眼的那一台。

　　H2R的心脏是一台排量为6L的12缸发动机，以BMW 760Li装备的汽油发动机为基础开发而成。H2R车身表面由碳纤维强化型塑料制成，风阻系数仅为0.21Cd，在210千瓦最大输出功率的推动下，最高车速可达302.4km/h，6秒的0-100km/h加速时间对于这台1560kg的车来说也十分出色。

　　2006年，许多品牌开始将目光转向了氢燃料电池，以应对石油资源枯竭与空气污染加剧。那时的宝马认为电动汽车的动力性能无法保障，所以坚持利用内燃机技术来实现来改变出行，于是便打造出了以氢燃料为动力的7系——Hydrogen7。Hydrogen7与普通7系轿车并没有多大区别，只是引擎盖相对隆起且曲线更加饱满，这是引擎体积增大所导致的。除此以外，可容纳8千克液态氢的燃料罐几乎占据了全部的后备厢，并将后排向前“挤”了115毫米。

　　Hydrogen7破天荒地采用了两套燃料喷射装置，不仅能使用液氢，还能使用传统的汽油，并可以由驾驶员主动选择在两者间自由切换。为了保证切换过程的顺畅，汽油工况下发动机的动力输出被严格限制在与使用氢燃料一样的260Ps最大马力以及390N·m的峰值扭矩。双模驱动为Hydrogen7提供了超过700km的续航里程，其中包括氢能提供的200km。Hydrogen7百公里耗氢合28.8欧元，而百公里耗油仅合18.1欧元，巨大的价格差也使得氢燃料在那时起就为人们所诟病。

　　在之后的一段时间里，宝马悄悄地停止了对于氢内燃机的研究。人们推测其主要原因是，内燃机燃烧氢气产生水的同时也会产生有害气体，因为空气中大部分为N2氮气，会与O2在高温高压下反应产生NOX氮氧化合物。汽油机的三元催化器可以用另外两种排放物HC和CO将NOX还原成无害的N2氮气和O2氧气，但是氢内燃机不排放HC和CO也就无法采取这种方法了。

　　接下来请宝马稍作休息，我们请出客串嘉宾丰田来缓解一下氢内燃机的尴尬。

　　丰田与宝马的思路完全不同，丰田从头就看好氢燃料电池的前景。氢燃料电池首先是不存在排放问题，因为氢气和空气中的氧气是在相对低温的环境下完成反应的，这回反应的产物是真的只有水了。此外，内燃机的最高热效率通常只有40%左右，而氢燃料电池的效率能够达到60%以上。

　　宝马在2011年意识到了丰田的方向是对的，立即与丰田共同签署了合作备忘录，2013年开始携手研究氢燃料电池技术。但是丰田自然不会等待这位合作伙伴的，在2014年底便推出了首款氢燃料电池量产车型——丰田Mirai，并在2015年进入了美国市场。

　　丰田Mirai作为一款量产的氢燃料电池汽车，155Ps的最大马力和483km的续航里程都完全达到了日常需求，更从外观到内饰都带来了满满的未来感。5年前的款式放到现在也可以碾压一众新能源汽车，更何况在Mirai面前还有谁能号称“新能源”呢？

　　2019年，Mirai销量破10000台，58500美元的售价能有如此销量实属不易；同年，丰田推出了第二代Mirai概念版，并表示量产车型将高度还原概念。

　　早在2017年丰田就已经在我国启动了氢燃料电池实验，同年在我国建立了第一个加氢站，并探讨向中国引进氢燃料电池汽车的可能性，由此可见Mirai也将很快与中国消费者见面。接下来我们再次将目光集中到宝马的身上。

　　2019年，宝马在法兰克福车展上正式发布了基于X5打造的i Hydrogen NEXT车型，该车采用氢燃料电池作为动力系统，更是对宝马与丰田合作成果的展示。

　　近日，宝马公布了i Hydrogen NEXT的动力总成，布局非常合理，兼容现有车型平台是非常简单的。从图中可以清楚的看到，燃料电池被放置在了车头，中央通道则布置了两个储氢罐，集成式电驱单元则被放置在了车尾。这样的布局基本奠定了该车“大马力后驱”的驱动方式，非常符合宝马一度对于操控的追求。

　　两个储氢罐压力均为70Mpa，共可以储存6kg的氢，续航里程将不会亚于Mirai的483km。

　　集成式电驱单元并非全新产物，而是来自现有的宝马第五代eDrive电驱单元，集电机、电控系统与减速器为一体。单元上方还附加了一块小型电池，为超车等高扭矩需求提供额外动力，使得最大马力也达到了374Ps。在这里也不得不讲到氢燃料电池汽车最大的优势：系统不会受到低温环境的影响而无法启动，加满氢仅需4分钟与燃油车无异。

　　宝马表示，2023年才会有小批量基于X5打造的燃料电池车型亮相，而真正面向市场则要在2025年之后了。宝马一贯的踏实稳重也正是它成功的关键，这次虽慢于丰田却也称得上是高瞻远瞩了。

　　如今，日本、德国、美国三国的加氢站占全球总数的一半以上。有预测表明，2020年底全球加氢站保有量将超过435座，2025年则有望超过1000座。由此可见，氢能源电池汽车的确是大势所趋，希望我国可以加快脚步，找准这一合适的弯道完成超车。