随着新能源汽车的发展,氢能源汽车的概念渐渐成为公众关注的焦点。所谓氢能源汽车,毋庸置疑是以氢为主要能量的汽车,它属新能源汽车的一种。
氢能源汽车又分为氢内燃车和氢燃料电池车。其中,较之氢内燃车,氢燃料电池车更被公众所认可,并成为多家汽车企业争相突破的领域。
氢燃料电池车是以氢燃料电池和电动机取代一般的引擎的电动汽车。而氢燃料电池的制作原理是把氢输入燃料电池中,氢原子的电子被质子交换膜阻隔,通过外电路从负极传导到正极,化为电能驱动电动机。质子可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。
氢燃料电池车代替燃油汽车,一方面减少了空气污染;另一方面,从能源层面讲,国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破,而“燃料电池汽车”已成为推动“氢经济”的“发动机”。
氢能源汽车规模推广路漫长
对于氢燃料电池车上路的时间,麻省理工学院(MIT)能源委员会出台报告表示,与目前的车辆相比,性能与价格具有竞争力的氢燃料电池车要想“上路”、“跑起来”,至少还需要十几年的时间;而要让氢燃料电池车被大规模采用,达到明显降低现有车辆对石油依赖程度的目的,时间还需更长。
MIT能源委员会的约翰·海伍特教授指出,作为一项颇具潜力的、能替代石油燃料的技术措施,氢燃料电池车的“路障”涉及到氢燃料的生产、储存和输送基础设施,以及燃料电池的成本等问题。他强调,发展所谓的以氢为燃料的“氢交通经济”是一个巨大的挑战。即便价格与性能被公众接受,氢燃料电池车仍还需几十年的时间才能被大规模采用。
氢燃料电池车的推广受许多因素的制约。首先,新技术车辆大规模应用是早还是晚,主要受到现有车辆平均寿命的限制,车辆的平均寿命是15年。无论是先进的内燃发动机车、混合车,还是氢燃料电池车,即使有人买了这些具有新技术的车辆,大多数车主都需要15年才能换车。
第二,配有新技术的车辆在厂家生产车间,从第一台到批量生产一般需要几年的时间,到大规模推广又得推后几年。从油电混合车为例,混合车有全新的技术,但市场份额却增长缓慢。混合车在美国1999年上市,到目前为止市场份额却只有1%。
第三,从推广氢燃料电池车对解决交通石油燃料危机的影响角度来说,欧洲过去25年推广柴油发动机的经验表明,短期内节省燃料有效措施并不一定来自全新的技术,而在于如何在现有车辆技术基础上更好地进行改进,更经济地使用燃料。
MIT能源专家在报告中预计,即使研制出具有价格和性能竞争力的氢燃料电池车,还将需要25年左右的时间,才能使其占新车和轻型卡车销售的份额达到35%,而要使氢燃料电池车替代现有35%的车辆的话,还会再需要20年左右的时间。
氢燃料电池汽车存三大障碍
首先,氢的密度很低,就算燃料以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶,能够储存能量的空间也十分有限,因而氢汽车较其他汽车就十分受限。
其次,制造为氢汽车提供电力的可靠燃料电池,耗资颇高。科学家努力研究令燃料电池的成本尽量便宜,同时又有足够硬度以抵受撞击和震动这些汽车的基本问题。燃料电池的设计大都脆弱,故不能在那些情况下保存。再加上很多设计都需要稀有物如铂作为加速剂,令工作更顺畅。但是加速剂又可能污染氢的纯净度,不利氢的提供。
第三,氢可作为能量的携带者而非能源,它必须从化石燃料或其他能源提取,因此引起能量的流失(从其他能源到氢又回到能量的转换并非百分百有效)。
国内氢能源汽车已起步
由氢作燃料的电动汽车与传统汽车相比,无尾气排放、无污染、能效更高,发达国家政府和跨国公司都已纷纷投入巨资进行氢燃料电池车研发。
目前,国内在燃料电池发动机方面已取得大功率氢-空燃料电池组制备的关键技术。轿车用净输出30kW、客车用净输出60kW和100kW的燃料电池发动机,已在同济大学和清华大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试并装车运行。燃料电池轿车已经累计运行4000多公里,燃料电池客车累计运行超过8000公里。
在中国,以氢气为能源的燃料电池汽车已被列入国家“863”计划,科技部投入1.2亿元支持燃料电池汽车和相关技术的研发。
此外,国内研发的燃料电池汽车在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均得到较大提高。国内汽车企业还开发出100多种燃气汽车,在19个城市开展了推广应用。
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