
隨著新能源汽車的發展,氫能源汽車的概念漸漸成為公眾關注的焦點。所謂氫能源汽車,毋庸置疑是以氫為主要能量的汽車,它屬新能源汽車的一種。
氫能源汽車又分為氫內燃車和氫燃料電池車。其中,較之氫內燃車,氫燃料電池車更被公眾所認可,并成為多家汽車企業爭相突破的領域。
氫燃料電池車是以氫燃料電池和電動機取代一般的引擎的電動汽車。而氫燃料電池的制作原理是把氫輸入燃料電池中,氫原子的電子被質子交換膜阻隔,通過外電路從負極傳導到正極,化為電能驅動電動機。質子可以通過質子交換膜與氧化合為純凈的水霧排出。
氫燃料電池車代替燃油汽車,一方面減少了空氣污染;另一方面,從能源層面講,國際上以氫為燃料的“燃料電池發動機”技術取得重大突破,而“燃料電池汽車”已成為推動“氫經濟”的“發動機”。
氫能源汽車規模推廣路漫長
對于氫燃料電池車上路的時間,麻省理工學院(MIT)能源委員會出臺報告表示,與目前的車輛相比,性能與價格具有競爭力的氫燃料電池車要想“上路”、“跑起來”,至少還需要十幾年的時間;而要讓氫燃料電池車被大規模采用,達到明顯降低現有車輛對石油依賴程度的目的,時間還需更長。
MIT能源委員會的約翰·海伍特教授指出,作為一項頗具潛力的、能替代石油燃料的技術措施,氫燃料電池車的“路障”涉及到氫燃料的生產、儲存和輸送基礎設施,以及燃料電池的成本等問題。他強調,發展所謂的以氫為燃料的“氫交通經濟”是一個巨大的挑戰。即便價格與性能被公眾接受,氫燃料電池車仍還需幾十年的時間才能被大規模采用。
氫燃料電池車的推廣受許多因素的制約。首先,新技術車輛大規模應用是早還是晚,主要受到現有車輛平均壽命的限制,車輛的平均壽命是15年。無論是先進的內燃發動機車、混合車,還是氫燃料電池車,即使有人買了這些具有新技術的車輛,大多數車主都需要15年才能換車。
第二,配有新技術的車輛在廠家生產車間,從第一臺到批量生產一般需要幾年的時間,到大規模推廣又得推后幾年。從油電混合車為例,混合車有全新的技術,但市場份額卻增長緩慢。混合車在美國1999年上市,到目前為止市場份額卻只有1%。
第三,從推廣氫燃料電池車對解決交通石油燃料危機的影響角度來說,歐洲過去25年推廣柴油發動機的經驗表明,短期內節省燃料有效措施并不一定來自全新的技術,而在于如何在現有車輛技術基礎上更好地進行改進,更經濟地使用燃料。
MIT能源專家在報告中預計,即使研制出具有價格和性能競爭力的氫燃料電池車,還將需要25年左右的時間,才能使其占新車和輕型卡車銷售的份額達到35%,而要使氫燃料電池車替代現有35%的車輛的話,還會再需要20年左右的時間。
氫燃料電池汽車存三大障礙
首先,氫的密度很低,就算燃料以液態形式儲存在低溫瓶或壓縮氣體瓶,能夠儲存能量的空間也十分有限,因而氫汽車較其他汽車就十分受限。
其次,制造為氫汽車提供電力的可靠燃料電池,耗資頗高。科學家努力研究令燃料電池的成本盡量便宜,同時又有足夠硬度以抵受撞擊和震動這些汽車的基本問題。燃料電池的設計大都脆弱,故不能在那些情況下保存。再加上很多設計都需要稀有物如鉑作為加速劑,令工作更順暢。但是加速劑又可能污染氫的純凈度,不利氫的提供。
第三,氫可作為能量的攜帶者而非能源,它必須從化石燃料或其他能源提取,因此引起能量的流失(從其他能源到氫又回到能量的轉換并非百分百有效)。
國內氫能源汽車已起步
由氫作燃料的電動汽車與傳統汽車相比,無尾氣排放、無污染、能效更高,發達國家政府和跨國公司都已紛紛投入巨資進行氫燃料電池車研發。
目前,國內在燃料電池發動機方面已取得大功率氫-空燃料電池組制備的關鍵技術。轎車用凈輸出30kW、客車用凈輸出60kW和100kW的燃料電池發動機,已在同濟大學和清華大學燃料電池發動機測試基地分別通過了嚴格的測試并裝車運行。燃料電池轎車已經累計運行4000多公里,燃料電池客車累計運行超過8000公里。
在中國,以氫氣為能源的燃料電池汽車已被列入國家“863”計劃,科技部投入1.2億元支持燃料電池汽車和相關技術的研發。
此外,國內研發的燃料電池汽車在整車操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等方面均得到較大提高。國內汽車企業還開發出100多種燃氣汽車,在19個城市開展了推廣應用。
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