隨著新能源汽車的發(fā)展,氫能源汽車的概念漸漸成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。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(nèi)燃車和氫燃料電池車。其中,較之氫內(nèi)燃車,氫燃料電池車更被公眾所認(rèn)可,并成為多家汽車企業(yè)爭(zhēng)相突破的領(lǐng)域。
氫燃料電池車是以氫燃料電池和電動(dòng)機(jī)取代一般的引擎的電動(dòng)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(zhì)子交換膜阻隔,通過(guò)外電路從負(fù)極傳導(dǎo)到正極,化為電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。質(zhì)子可以通過(guò)質(zhì)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(guó)際上以氫為燃料的“燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”技術(shù)取得重大突破,而“燃料電池汽車”已成為推動(dòng)“氫經(jīng)濟(jì)”的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。
氫能源汽車規(guī)模推廣路漫長(zhǎng)
對(duì)于氫燃料電池車上路的時(shí)間,麻省理工學(xué)院(MIT)能源委員會(huì)出臺(tái)報(bào)告表示,與目前的車輛相比,性能與價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力的氫燃料電池車要想“上路”、“跑起來(lái)”,至少還需要十幾年的時(shí)間;而要讓氫燃料電池車被大規(guī)模采用,達(dá)到明顯降低現(xiàn)有車輛對(duì)石油依賴程度的目的,時(shí)間還需更長(zhǎng)。
MIT能源委員會(huì)的約翰·海伍特教授指出,作為一項(xiàng)頗具潛力的、能替代石油燃料的技術(shù)措施,氫燃料電池車的“路障”涉及到氫燃料的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和輸送基礎(chǔ)設(shè)施,以及燃料電池的成本等問(wèn)題。他強(qiáng)調(diào),發(fā)展所謂的以氫為燃料的“氫交通經(jīng)濟(jì)”是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。即便價(jià)格與性能被公眾接受,氫燃料電池車仍還需幾十年的時(shí)間才能被大規(guī)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(shù)車輛大規(guī)模應(yīng)用是早還是晚,主要受到現(xiàn)有車輛平均壽命的限制,車輛的平均壽命是15年。無(wú)論是先進(jìn)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(shù)的車輛,大多數(shù)車主都需要15年才能換車。
第二,配有新技術(shù)的車輛在廠家生產(chǎn)車間,從第一臺(tái)到批量生產(chǎn)一般需要幾年的時(shí)間,到大規(guī)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(shù),但市場(chǎng)份額卻增長(zhǎng)緩慢。混合車在美國(guó)1999年上市,到目前為止市場(chǎng)份額卻只有1%。
第三,從推廣氫燃料電池車對(duì)解決交通石油燃料危機(jī)的影響角度來(lái)說(shuō),歐洲過(guò)去25年推廣柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)表明,短期內(nèi)節(jié)省燃料有效措施并不一定來(lái)自全新的技術(shù),而在于如何在現(xiàn)有車輛技術(shù)基礎(chǔ)上更好地進(jìn)行改進(jìn),更經(jīng)濟(jì)地使用燃料。
MIT能源專家在報(bào)告中預(yù)計(jì),即使研制出具有價(jià)格和性能競(jìng)爭(zhēng)力的氫燃料電池車,還將需要25年左右的時(shí)間,才能使其占新車和輕型卡車銷售的份額達(dá)到35%,而要使氫燃料電池車替代現(xiàn)有35%的車輛的話,還會(huì)再需要20年左右的時(shí)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(tài)形式儲(chǔ)存在低溫瓶或壓縮氣體瓶,能夠儲(chǔ)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(xué)家努力研究令燃料電池的成本盡量便宜,同時(shí)又有足夠硬度以抵受撞擊和震動(dòng)這些汽車的基本問(wèn)題。燃料電池的設(shè)計(jì)大都脆弱,故不能在那些情況下保存。再加上很多設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換并非百分百有效)。
國(guó)內(nèi)氫能源汽車已起步
由氫作燃料的電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比,無(wú)尾氣排放、無(wú)污染、能效更高,發(fā)達(dá)國(guó)家政府和跨國(guó)公司都已紛紛投入巨資進(jìn)行氫燃料電池車研發(fā)。
目前,國(guó)內(nèi)在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)方面已取得大功率氫-空燃料電池組制備的關(guān)鍵技術(shù)。轎車用凈輸出30kW、客車用凈輸出60kW和100kW的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī),已在同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試基地分別通過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試并裝車運(yùn)行。燃料電池轎車已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行4000多公里,燃料電池客車?yán)塾?jì)運(yùn)行超過(guò)8000公里。
在中國(guó),以氫氣為能源的燃料電池汽車已被列入國(guó)家“863”計(jì)劃,科技部投入1.2億元支持燃料電池汽車和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。
此外,國(guó)內(nèi)研發(fā)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(guó)內(nèi)汽車企業(yè)還開發(fā)出100多種燃?xì)馄?,?9個(gè)城市開展了推廣應(yīng)用。