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中國氫燃料汽車駛進奧運會場
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http://m.china-zesir.com 發(fā)稿日期:2008-7-23
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- 中研網(wǎng)訊：
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在煤、石油等能源日益枯竭的情況下，氫能源以清潔、高效和可持續(xù)使用而頗受重視，近年來，我國在這一領(lǐng)域的研究也取得了積極進展。7月10日下午，20輛中國自主研制的氫燃料電池轎車在北京奧運會主新聞中心舉行移交儀式，它們將和來自全國的500輛新能源汽車一起，在奧運會期間投入運營。
7月10日移交的這20輛氫燃料電池轎車，已通過國家安全性、可靠性、耐久性方面的嚴格檢測，每輛均已完成3000 公里的實際道路行駛試驗。這一“綠色車隊”使用氫燃料電池提供動力，在行駛過程中能實現(xiàn)零污染的秘訣在于，它們以氫氣為能源，氫氣在燃燒過程中與氧氣發(fā)生化學反應(yīng)生成水，不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的污染物。這些氫燃料電池車的燃料消耗僅為每百公里1.2公斤氫氣，最高時速近150公里，車載儲氣罐加滿氫氣后可連續(xù)行駛300公里。
能源短缺汽車改“食譜”
石油耗盡后用什么？相信很多人都在思考這個問題。別再打其他化石燃料的主意了，因為天然氣、煤、油頁巖也是不可再生資源。于是很多人想到了生物燃料。可再生并且清潔的生物燃料似乎很理想，但它們卻在和世界上數(shù)億貧困人口爭奪口糧——在過去的一年里，糧食價格不斷上漲，引發(fā)了國際社會對糧食危機的擔憂。國際貨幣基組織(IMF)估計，生物燃料 ——主要是美國的玉米乙醇，要承擔一半責任。今年，美國1／3的玉米會被轉(zhuǎn)化成生物燃料，而其他國家如巴西，大量將甘蔗轉(zhuǎn)化成乙醇，也加劇了全球糧食危機。
在這種情況下，很多人將目光投向了氫能源。氫氣在大氣中的含量遠小于1％，卻與氧結(jié)合成了生命的源泉——水，水覆蓋了地球表面71％的面積。從水中提取氫，氫氣燃燒后又還原成水，如此循環(huán)，可謂“取之不盡，用之不竭”。
將汽車由“油食譜”改為“氫食譜”主要有兩種形式，一是直接將壓縮形式的氫(如液氫)在發(fā)動機中當燃料，另一種是以氫燃料電池的形式提供電力。目前氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率近80％，約為火力發(fā)電的兩倍，而廢氣排放幾乎為零。
除清潔外，氫燃料電池車與傳統(tǒng)汽油和柴油汽車相比，還有三大好處：
節(jié)能，能效將提高近4倍，而且因為氫氣里沒有腐蝕性的雜質(zhì)，汽車很少需要維修；
方便，只在底盤上安裝由氫燃料罐和電池組成的新型驅(qū)動裝置，沒有傳統(tǒng)的發(fā)動機、變速箱和機械傳動裝置，車子換外殼很方便，車主喜歡什么車型就裝什么車殼；
安全，因為氫氣只有與氧氣或空氣在密閉的空間(如一個容器里)混合后才會引起爆炸，所以氫燃料車在猛烈的撞擊下都不會引起大火。
氫氣發(fā)動機不是新東西
怎樣使用氫能源？人們最先想到的就是制造氫內(nèi)燃車，即讓氫發(fā)動機直接以氫為燃料。氫氣發(fā)動機的發(fā)明可以上溯到 1807年，瑞士人依撒克·代·李瓦茨制成了單缸氫氣發(fā)動機。他把氫氣充進氣缸，使氫氣在缸內(nèi)爆炸，推動活塞往復運動。這一發(fā)明于1807年1月30日獲得法國專利，這是世界第一個關(guān)于汽車產(chǎn)品的專利。由于受當時的技術(shù)水平限制，提取和使用氫氣遠比用蒸汽和汽油等資源復雜，氫氣發(fā)動機于是被蒸汽機、柴油機和汽油機“淹沒”。
目前，在氫動力汽車領(lǐng)域，氫燃料電池汽車比氫內(nèi)燃車更受歡迎。一個重要原因是，燃料電池能讓“活潑”的氫與氧發(fā)生化學反應(yīng)，在生成水的同時穩(wěn)定地產(chǎn)生電能。
在工程技術(shù)人員的努力下，氫內(nèi)燃車、氫燃料電池汽車都取得了長足發(fā)展。德國寶馬公司的氫與汽油兩用內(nèi)燃機Hydrogen7 已于去年上市，日本本田公司的FCXClarity氫燃料電池車也于今年6月開始限量銷售。由于純粹氫燃料汽車的性能沒能達到要求，目前混合動力汽車(HEV)的研發(fā)最受青睞。
HEV是介于內(nèi)燃機汽車與電動汽車之間的一種車型，使用兩種以上動力源，能按照不同的道路交通條件進行動力源組合或轉(zhuǎn)換，達到高效、節(jié)能、環(huán)保的目的。HEV在排放、節(jié)能等方面接近EV(蓄電池電動汽車)、FCEV(氫氣為能源的燃料電池汽車)，動力性、續(xù)駛里程與傳統(tǒng)燃料汽車相當，是現(xiàn)階段取代傳統(tǒng)燃料汽車最理想的車輛。目前，各大汽車公司推出的電動汽車大部分是混合動力汽車(HEV)，如本田公司的Insight、豐田公司的Prius等。
全面普及的三大攔路虎
氫可以說是宇宙間能量轉(zhuǎn)換的“通用貨幣”，雖身輕如燕卻蘊含著巨大的能量。但在地球上，要將氫“兌換”成汽車使用的能量卻不容易，共有3只“攔路虎”。
第一，氫的密度過低，在運輸、儲存上有困難。氫能量密度(指單位體積燃料完全燃燒時產(chǎn)生的能量)遠弱于汽油、柴油、乙醇等燃料。這意味著，要將氫燃料的能量聚集到足夠大，就必須增加氫密度，通常將氫以液態(tài)形式儲存在低溫瓶或壓縮氣體瓶內(nèi)。然而，即便氫被壓縮成液態(tài)，能量也十分有限。研究人員曾試圖增加氫氣罐壁厚度，以進一步壓縮氫氣，然而，這在增加了成本的同時，運輸?shù)陌踩禂?shù)也大大降低。氫儲存難度過大，帶來的直接影響就是行駛里程達不到要求。以美國為例，目前美國人普遍接受的最低行駛距離(指加滿燃料后的行駛距離)為480公里。即便將氫的儲存密度提高到極限，這一要求也很難達到。
第二，氫動力汽車的配套裝備難以推廣。無論對于氫發(fā)動機汽車亦或是氫燃料電池汽車，都需要定時補充氫，這就需要在汽車上裝備高壓儲存槽、燃料槽等。這類設(shè)備往往會占據(jù)很大空間。目前裝設(shè)這類儲存槽的成本，也比一般轎車可接受的價格高10倍以上。
第三，真正實現(xiàn)零污染有困難。氫作為能量的攜帶者，必須通過能源轉(zhuǎn)換提供能量，這些過程會帶來一些“隱性污染 ”。例如目前流行的一種提取氫的辦法是把水電解，但電能可能是通過燃燒煤等方式獲得的，這個過程中就有污染。
當然，氫與其他新能源相比，還是有優(yōu)勢的。目前發(fā)展較受重視的新能源汽車有生物燃料汽車、太陽能汽車、風能汽車等。生物燃料汽車因為消耗糧食而飽受爭議；太陽能、風能汽車現(xiàn)在還都停留在“概念車”階段，要真正走出實驗室還有很長的路要走。盡管氫燃料汽車還不能向傳統(tǒng)耗油車發(fā)起挑戰(zhàn)，但它離人們越來越近，也許哪一天，你的愛車就不用“喝油”，而是“吸氣”了。
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