燃料電池汽車——距離我們還遠嗎？

燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)的(de)概(gai)念(nian)已(yi)經(jing)在(zai)社(she)會(hui)中(zhong)推(tui)廣(guang)很(hen)多(duo)年(nian)，相(xiang)比(bi)於(yu)傳(chuan)統(tong)汽(qi)車(che)
，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)具(ju)有(you)零(ling)排(pai)放(fang)和(he)零(ling)汙(wu)染(ran)的(de)特(te)點(dian)。另(ling)外(wai)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)人(ren)類(lei)社(she)會(hui)對(dui)非(fei)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)——石(shi)油(you)的(de)依(yi)賴(lai)。隨(sui)著(zhe)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，其(qi)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)可(ke)以(yi)超(chao)過(guo)傳(chuan)統(tong)內(nei)燃(ran)機(ji)燃(ran)燒(shao)效(xiao)率(lv)的(de)兩(liang)倍(bei)，而(er)且(qie)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)固(gu)定(ding)零(ling)件(jian)及(ji)運(yun)動(dong)部(bu)件(jian)數(shu)量(liang)是(shi)傳(chuan)統(tong)內(nei)燃(ran)機(ji)零(ling)件(jian)數(shu)量(liang)的(de)40%和10%^[1]
，這就決定其運行穩定性和維護簡便性遠優於傳統內燃機。燃料電池汽車雖然現階段尚未廣泛普及，生產成本仍然略高
、各項技術有待改進，但是無法否認，其優勢給予人們美好的願景，所以燃料電池汽車必將是社會藍圖的重要一部分。

除(chu)了(le)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)之(zhi)外(wai)
，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)部(bu)分(fen)為(wei)儲(chu)氫(qing)係(xi)統(tong)。氫(qing)氣(qi)一(yi)般(ban)狀(zhuang)態(tai)為(wei)氣(qi)態(tai)，無(wu)法(fa)像(xiang)汽(qi)油(you)一(yi)樣(yang)在(zai)常(chang)溫(wen)常(chang)壓(ya)下(xia)大(da)量(liang)存(cun)儲(chu)。對(dui)此(ci)已(yi)經(jing)存(cun)在(zai)多(duo)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)：現階段在全球廣泛應用於燃料電池車的是高壓儲氫技術，在車載儲氫係統中施加高壓（35-70Mpa）來儲存5-8kg氫氣。儲氫係統已由2個碳纖維複合材料氣罐取代以往的4個複合鋼材氣罐，罐內氫氣可供應汽車平均行駛500公裏。盡管這樣的儲氫係統還沒有做到如同汽車汽油儲罐一樣體積小、重量輕，但是在現階段成本效益是最高的；另一種解決方法是低溫儲氫技術，將車載氫氣降溫至 -253°C （-423°F）。因為氫氣在液態時密集度最高
，儲量會高於高壓儲氫。但是，低溫儲氫技術仍存在一些難點需要攻克，例如氫氣蒸發、氫氣液化耗能高和低溫儲罐成本高等
；近年來，固體吸收儲氫成為一種新的高效儲氫方式受到廣泛關注。使用該技術的儲氫係統具有體積小
、重量輕的特點
，被認為是長期儲氫的最好的解決方法。梅賽德斯奔馳（Mercedes-Benz）推出一種新型燃料電池汽車
，型號F125，使用的儲氫技術為“金屬-有機物框架儲氫技術（MOF）”。該技術利用多孔金屬結構高效吸收或釋放所需的氫氣。隨著該技術的發展，有希望10年後取代高壓儲氫技術，使燃料電池汽車行駛的更遠、更安全。

對於燃料電池汽車的普及
，基礎設施的建設至關重要。廣泛應用於精煉廠至加油站的石油運送係統顯然不適合應用於氫能源。為了生產、運輸和為大量用戶加氫
，必須建立新的加氫
、儲氫和運輸網絡。美國屬於燃料電池汽車發展在世界前列的國家，根據2013年美國國家可再生能源實驗室統計數據^[2]

，全國正在運行的公共加氫站13個，其餘實驗性
、企業或其他私人加氫站數十個

，計劃建設中的加氫站超過20個
，私人燃料電池汽車數量近1500輛，預計2015-2017年
，燃料電池汽車與公共加氫站數量將急速增長。而對我國
，現階段使用中的加氫站僅有2個（上海安亭加氫站與北京加氫站），燃料電池汽車主要為公共交通車輛。但是
，為減少汽油能源依賴性以及改善環境問題，國家近幾年發布各項政策（包括“863”、“973”等科技項目以及國家財政部文件^[3]）大力推動新能源發展

，其中包括高額獎勵加氫站的建設。

ruguomeiyouzugoudejiaqingzhan
，meiyourenhuiyuanyigoumairanliaodianchiqiche。suoyi

，ranliaodianchiqichepujiguochengzhongfeijishuxinghuanjiedetiaozhanshigukeruhenenggoufangbiankuaijiedejinxingjiaqing。duiyuzhezhongxianzhuang
，chudalijianshejiaqingzhanjichusheshiwai
，minyongweidianwangredianlianchanjiaqingzhanshiyouxiwangdejiejuetujingzhiyi
，rutuyisuoshi。minyongweidianwangredianlianchanjiaqingzhanweisirenjiatingshiyong，tongguotaiyangnenghuofengnengchanshengdianli，shiyongdianjieshuizhiqingjishuhuotianranqizhongzhengzhiqingjishuzhiqing，qilianheshejikeweiminjutigongleng/暖氣和電力

，為燃料電池汽車供應氫氣燃料。使用電水解製氫的微電網熱電聯產加氫站不僅可以為汽車提供能源
、為民居供電供暖
，同時二氧化碳的排放為零。就算是用天然氣重整製氫方法
，與以前傳統生活方式相比
，二氧化碳排放量也會降低30%。

圖一：民用微電網熱電聯產加氫站示意圖

dangjinshehui，yuelaiyueduodeqiyerentongranliaodianchiqichezaibujiudejianglaihuipujidaoshehuidemeiyigejiaoluo，bingqiejinjinianyejieyishidaojiaqingzhanjianshedezhongyaoxing，kaishitourudaliangzijin、科研力量對其進行設計和建造
，其中包括巴拉德動力公司（Ballard）、本田汽車公司（Honda）
、安思卓科技公司（Verde）等。其中安思卓公司的技術及產品十分引人關注，如圖二所示^{[4, 5]}，其產品利用風能
、taiyangnengbulianxuxingdetedian
，duifuyukezaishengnengyuanjinxingzhinenghuadianshuijiezhiqing

，tigaokezaishengnengyuanliyonglv，jiejuekezaishengnengyuanfadianwufabingwangnengyuanlangfeidetongshi，shengchanqingqiyijiejueranliaodianchiranliaogongyingwenti
，erqiezuodaoleeryanghuatanlingpaifang。tongshi，gongsizhenduijiaqingzhankaifashejishiyanyangjiyizaimeiguoguojiakezaishengnengyuanshiyanshikaijiyunxing。suizhejishudefazhan，gonggongyusirenjiaqingzhandeguangfanjianli
，ranliaodianchiqichebihuizaiquanqiuguangfanpuji。

圖二：加氫站加氫設備示意圖

對於氫燃料汽車的普及

，一般大眾還會關注什麼問題
？顯而易見，安全性
、購買成本及保養成本會是人們關注的焦點。隨著相關技術的發展，汽車燃料電池的成本從2002年的每千瓦248美元降至2010年的每千瓦42美元^[6]。本田（Honda）

、豐田（Toyota）
、奔馳（Mercedes-Benz）等多個汽車製造商均在這幾年推出燃料電池汽車進入市場，汽車售價已低至45,000美元，並提供用戶8年/100,000英裏的保修。通過Adzic等人的研究發現，通過改變、youhuaranliaodianchicuihuajihuidadayanchangranliaodianchideshouminghekekaoxing。jinguanrenmenduiranliaodianchiqichedeanquanxingkenengcunzaiyiwen，danshishijishang，ranliaodianchiqichehechuantongqiyouneiranjiqichedeanquanxingshijiejinde
，ranliaodianchiqicheshenzhigenganquan：豐田公司^[7]對其車載儲氫罐進行了槍擊測試
，小口徑手槍無法穿透儲罐
，而50毫米槍支（M2或狙擊步槍）僅穿透儲罐發生氫氣泄漏
，無爆炸。對於新事物，我們隻是需要時間讓公眾接受。

毋庸置疑
，在下麵三五年內
，燃料電池汽車及加氫站將越來越多出現在我們的日常生活中。我們堅信20-30nianhou
，ranliaodianchiqichehuizuoweizhuyaodimianjiaotonggongjuzuizhongqudaichuantongqiyouneiranjiqiche
，duiyufeijihuolunchuanshiyongranliaodianchijishudeniandaiyebuhuijiuyuan。disancigongyegemingzhengzaiqiaoranfashengzhong！

安思卓（南京）新能源有限公司是美國Angstrom Advanced公司旗下全資子公司，成立於2013年，公司主營業務為風力、太(tai)陽(yang)能(neng)製(zhi)氫(qing)儲(chu)能(neng)，主(zhu)要(yao)利(li)用(yong)富(fu)餘(yu)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)新(xin)能(neng)源(yuan)製(zhi)備(bei)氫(qing)氣(qi)
，公(gong)司(si)在(zai)製(zhi)氫(qing)和(he)儲(chu)氫(qing)方(fang)麵(mian)擁(yong)有(you)國(guo)際(ji)領(ling)先(xian)水(shui)平(ping)的(de)專(zhuan)利(li)技(ji)術(shu)，產(chan)品(pin)可(ke)以(yi)在(zai)風(feng)電(dian)製(zhi)氫(qing)環(huan)境(jing)下(xia)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)生(sheng)產(chan)。

作者介紹：Nick Ni是安思卓新能源有限公司市場總監，幫助公司推動了富餘風力
、太陽能製氫的全球市場。該公司在製氫和儲氫方麵擁有國際領先水平的專利技術
，產品可以在風電製氫環境下實現高效生產。

參考文獻：

1. http://www.gmfleet.com/overview/alternative-fuel-vehicles.html

2. http://www.afdc.energy.gov/fuels/stations_counts.html

3. 《國務院辦公廳關於加快新能源汽車推廣應用的指導意見》（國辦發〔2014〕35號）

4. http://www.verdellc.com/JInnovation.asp

5. http://www.verdellc.com/JPress.asp

6. USDOE, Hydrogen Program: Program Records 5005, 8002, 8019, 9012, and 10004.

7. https://parts.olathetoyota.com/fuel-cell-myths.html