燃料電池氫能汽車將更具前景

世界人口稠密地區的生態環境變差、全球氣候變暖，在汽車上推廣“清潔技術”以及成為燃眉之急！

性能良好
、汙染較少、成本低廉而又便於運輸和保存的代用燃料，成了“清潔汽車”的首選。

作為傳統汽車的代用燃料，有甲醇、乙醇
、生物燃油等。它們在發動機上的使用，降低了汽車的有害排放。

但是，上述汽車代用燃料的生產原料還存在問題。比如
，大規模地利用植物生產乙醇
、生物燃油
，會引發農產品價格上漲。而采用煤炭提取甲醇又會加劇環境汙染，並且甲醇本身具有一定的毒性。

因此，采用電能來驅動汽車，成了一種重要的減少汽車排汙的途徑。它主要通過兩種完全不同的方式來實現：依yi靠kao車che載zai裝zhuang置zhi獲huo得de電dian能neng或huo者zhe通tong過guo外wai部bu電dian源yuan對dui車che載zai蓄xu電dian池chi進jin行xing充chong電dian。目mu前qian，許xu多duo汽qi車che生sheng產chan廠chang家jia分fen別bie采cai取qu這zhe兩liang種zhong方fang案an
，生sheng產chan出chu了le混hun合he動dong力li汽qi車che和he純chun電dian動dong汽qi車che。

電動汽車具有排汙少，噪音低特點。但是，電動汽車隻能看作是傳統汽車轉向“清潔汽車”的一個過渡。因為這兩種方案都基於蓄電池，要想大規模地推廣電動汽車還麵臨著許多問題。

一些電動汽車上所使用的鉛酸蓄電池，使用壽命短(使用不了4年)
、能量密度低(30～40W.h/kg)
、充電時間長(幾乎要12個小時)。

而鋰離子電池的電容量能達到3860A.h/kg
，遠遠超過電容量僅為260 A.h/kg的鉛酸蓄電池

，並且在大電流情況下工作時表現良好
，自放電率也較低(每月不超過5％～10％)。因此
，僅幾年來發展較快。

不過，雖然鋰離子電池的某些性能超過鉛酸蓄電池
，但是它也存在著一係列不足。

首先，鋰具有較高活性
，在高負荷工況下可能發生爆炸。因此，現在鋰離子電池使用的都是鋰的化合物，這自然降低了它的能量密度。

其(qi)二(er)，鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)目(mu)前(qian)的(de)價(jia)格(ge)還(hai)很(hen)高(gao)。不(bu)過(guo)，專(zhuan)家(jia)們(men)已(yi)經(jing)找(zhao)到(dao)了(le)一(yi)些(xie)降(jiang)低(di)其(qi)成(cheng)本(ben)的(de)有(you)效(xiao)方(fang)法(fa)。比(bi)如(ru)
，把(ba)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)鈷(gu)電(dian)極(ji)換(huan)成(cheng)錫(xi)電(dian)極(ji)，此(ci)舉(ju)能(neng)把(ba)成(cheng)本(ben)降(jiang)低(di)一(yi)半(ban)
，並(bing)把(ba)電(dian)池(chi)電(dian)容(rong)量(liang)增(zeng)大(da)50％，同時充電時間也大為縮短

，在低溫工況下的表現良好。重要的是，這種鋰離子電池的價格
，不會超過汽車價格的10％～15％。這就意味著，鋰離子電池電動汽車在大規模生產時，有望與傳統汽車的價格相差無幾。

在國際汽車展上，不斷湧現的電動汽車，證實了世界各國汽車公司都在關注電動汽車的研發。就連在全球金融危機陰影籠罩之下的2009美國底特律汽車展上，世界各大汽車廠家都紛紛推出了不少新的電動汽車。

大多數電動汽車使用家用的220V電壓電源充電，一些電動汽車的充電時間隻需要10分鍾，各項技術性能已毫不遜色於傳統汽車。

而且電動汽車幾乎要比傳統汽車少耗能一半。一輛轎車的百公裏油耗為8L左右(32kW.h)，而一輛電動轎車百公裏的能耗為15～20 kW.h。

一些人擔心的是

，隨著電動汽車保有量的增長，用電量將會急劇上升。不過，可以部分有效使用夜間的“穀電”，減少電網峰值負荷。

重zhong要yao的de是shi
，推tui廣guang電dian動dong汽qi車che必bi須xu大da力li建jian設she配pei套tao的de充chong電dian設she施shi，而er眼yan下xia一yi些xie大da城cheng市shi實shi際ji上shang並bing不bu具ju備bei承cheng受shou傳chuan動dong汽qi車che大da量liang轉zhuan變bian為wei電dian動dong汽qi車che的de能neng力li。許xu多duo居ju民min區qu使shi用yong的de是shi鋁lv芯xin電dian線xian
，而er高gao壓ya輸shu電dian線xian和he變bian電dian站zhan不bu進jin行xing大da規gui模mo改gai造zao就jiu不bu能neng保bao證zheng為wei大da量liang的de電dian動dong汽qi車che充chong電dian。

許多專家認為
，燃料電池汽車將更具前景。因為燃料電池的氫能轉化為機械能時，有效率達到60％。而渦輪增壓柴油機的能量轉化有效率不超過50％，汽油發動機更是隻有30％。並且燃料電池實現了零排放。

目前
，已經有多種燃料電池麵世，比如固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,簡稱SOFC)
、質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane



，簡稱PEM)、磷酸燃料電池((Phosphoric Acid Fuel Cells, 簡稱PAFC)以及堿性燃料電池(alkaline fuel cell，簡稱AFC)。

其中，質子交換膜燃料電池能量轉化有效率高達60％以上


，工作溫度隻有100℃，而且結構相對簡單，比較適合用作轎車動力裝置。

它的兩極塗有加速電極電化學反應的催化劑(通常是白金)，qingbeifenjiehoudeqingzhizizhijiechuanguojiaohuanmo，erdianzizhinengtongguowaibudianludadaoyinji
，congerxingchenglezhiliudianliu，weicheliangdianjitigongdianneng。erqieqingranliaodianchizuihoupaifangchulaidezhiyoushuihezhengqi
，feichanghuanbao。

但氫燃料的化學活性較高，缺點不少。比如，它與氧氣混合之後容易遇火爆炸、肉眼無法觀察到它的燃燒火焰

、泄漏之後會破壞臭氧層等等。不過，這些缺點已經可以通過一定的技術完全避免。

氫燃料還有熱值高
、原料廣的優勢。1kg氫燃料的能量，是1kg汽油的2.8倍。地球上存儲豐富的水資源
，可以用來大量製取氫燃料。

製取氫燃料的方法有多種
，比如電解水、甲烷催化、生化反應等等。

那麼究竟何種方法最好呢？這取決於原料成本
、生產成本以及工藝的環保性。同時
，氫燃料同傳統石油製品的競爭能力將受到國際油價波動的影響。

2008年上半年世界原油價格為120～140美元／桶，而到了2009年初時又降至40美元左右／桶。在世界經濟走出金融風暴影響之後，全球原油價格有望走高。據有關機構預測
，到2020年時
，國際原油價格將會達到100～200美元／桶(約合0.44～0.8美元／kg)。

1kg氫燃料的價格遠遠高於1kg汽qi油you的de價jia格ge。但dan是shi考kao慮lv到dao燃ran料liao電dian池chi的de能neng量liang轉zhuan換huan有you效xiao率lv遠yuan遠yuan高gao於yu內nei燃ran機ji

，因yin此ci無wu論lun是shi氫qing燃ran料liao還hai是shi汽qi油you，其qi單dan位wei能neng量liang的de價jia格ge實shi際ji上shang是shi很hen接jie近jin的de。

如果再考慮石油開采、加工及成品油儲運對環境的汙染
，那麼使用氫燃料是更佳的選擇！

最為經濟的是燃料電池使用通過電解水、甲烷催化、煤炭氣製取的氫氣。燃料電池使用通過風能發電電解水和固定電站發電電解水
，不太合算。

如果未來汽油價格大幅上揚
，那麼燃料電池汽車選擇采用不同技術生產的氫燃料的範圍就被拓寬了。

而另一方麵，燃料電池所用的白金用量在不斷減少，從而降低了燃料電池的成本。在白金用量減少到0.8g/kW時，燃料電池的成本也相應降到了100～120美元／kW。

當燃料電池的成本進一步降低到50～80美元／kW時
，它將具有內燃機無可比例的優勢。

毫無疑問
，屆時它將逐漸取代內燃機！