鉅大LARGE | 點擊量：565次 | 2021年09月30日
氫燃料動力電池汽車的秘密
在2013年洛杉磯和東京舉辦的汽車展上，三家汽車制造商——本田、現代和豐田稱，氫燃料汽車有望于2014年春季問世。這個此前僅存在于汽車工程師閑聊中的未來燃料，似乎已經離我們不遠了。
氫燃料與汽油、柴油、煤油和天然氣等傳統(tǒng)碳氫燃料不同，因其不含碳成分而備受關注。因此，氫燃料在燃燒后不會出現含碳的溫室氣體，至少在汽車發(fā)動機內不會直接出現。然而，假如氫燃料在大氣環(huán)境中而非純氧氣環(huán)境中燃燒，會生成有毒的氮氧化物。這是一種比二氧化碳更具破壞性的溫室氣體，其對環(huán)境的危害更大。
有鑒于此，無需燃燒過程、從氫氣中提取化學能的燃料動力鋰電池進入汽車工程師的視野。燃料動力鋰電池的工作原理是反向電解。通常電解是用電將水分解成氫和氧，反之把混合的氫氧通過電化學反應生成水，從而出現電流。因此，燃料動力鋰電池的排放物僅有水蒸氣和熱量。
以最簡單的PEM（質子交換膜）燃料動力鋰電池為例，在正負兩極間，用鍍有鉑鈀催化劑的高分子膜作電解質。燃料箱中的氫被泵入到電池正極，負極則由空氣中提取的氧包圍著。
由于一個PEM電池只能出現不到1伏的電壓，因此要做成類似切片面包似的電池組件才可出現有效電壓。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
數據顯示，燃料動力鋰電池組的效率可以達到內燃機的3—4倍。更重要的是，使用這種燃料動力鋰電池的重要對象是電動汽車，防止了車體安裝笨重的電池，從而解決了電動汽車的兩大缺陷：行駛距離較短；充電時間較長。
車載的最新燃料動力鋰電池，1罐氫氣可以保證汽車行駛300英里（約480公里），燃料箱補充水時僅需5分鐘。值得注意的是，就像傳統(tǒng)電動汽車相同，燃料動力鋰電池汽車也是零排放汽車（ZEVS）。
燃料動力鋰電池的另一個優(yōu)點是其成本下降的速度。目前已耗資幾十億美元的充電電池——鋰離子技術，看起來短時間不會有太大進展，其發(fā)電成本高達2000美元/千瓦。燃料動力鋰電池在這方面有著極大潛力和優(yōu)勢。
不過，廣泛應用PEM的障礙在于電解質成本高，但是假如能找到廉價，性能堪比鉑鈀電解質，且在氫氣里不易受雜質（如二氧化碳）污染的其他替代物，那么這個問題就會迎刃而解。
此外，氫氣的供應也是一個難題。美國目前約有100個氫氣供能站，但大部分面向廠、軍隊、政府部門和出于私人用途的研究機構，向公眾開放的寥寥無幾。盡管，加州計劃未來十年斥資2000萬美元建造100座加氫站，但在全國范圍內新建加氫站預計將耗資200億美元。
再往上游看，目前工業(yè)氫能（用于煉油原料）由蒸汽加工天然氣法而來。該過程并不清潔。美國國家可再生能源實驗室稱，科羅拉多州的聯邦研究機構用蒸汽法生產1千克氫氣，便生成11.9千克二氧化碳。以本田Clarity車為例，行駛能力為68英里/千克氫，意味著會有175克/英里的二氧化碳廢氣排入大氣。
相比之下，大眾的小型柴油車廢氣排放145克/英里，豐田普銳斯汽油—電動兩用車廢氣排放167克/英里，這些都要比燃料動力鋰電池汽車更加清潔。
我們是否可以認為，盡管化石燃料經開采、精煉后，再到汽車內燃機內燃燒會釋放碳排放物，但高質量的碳氫化合物在內燃機內的燃燒過程日趨變得清潔。就能源被轉化為動力的整個過程而言，傳統(tǒng)汽車的排放量正穩(wěn)步減少，因而所謂的零排放汽車將被淘汰出局？
要想實現零排放目標，必須通過清潔但高成本的電解水過程提取氫，而不能用廉價但重污染的天然氣蒸汽法。而且用電將水分解為氫氧本身不會生成溫室氣體。唯一可行的辦法就是完全依靠風能、太陽能等可再生能源，或水電和核能。
然而，可再生能源的規(guī)模生產任重道遠。而水電站耗資巨大，核能只能有待未來進一步發(fā)展。
沒有清潔的電能，被迫生產出的零排放電動汽車和氫能汽車可能比普通燃油車污染更大。假如沒有政府扶持，每輛賣出的零排放汽車都可能賠錢。然而將成本轉嫁到消費者身上，無疑是飲鴆止渴，不利于長久發(fā)展。
