中国氢燃料汽车驶进奥运会场 不用油实现零污染

　　中国氢燃料汽车驶进奥运会场 汽车改“喝油”为“吸气”

　　本报特约撰稿　池晴佳

　　在煤、石油等能源日益枯竭的情况下，氢能源以清洁、高效和可持续使用而颇受重视，近年来，我国在这一领域的研究也取得了积极进展。

7月10日下午，20辆中国自主研制的氢燃料电池轿车在北京奥运会主新闻中心举行移交仪式，它们将和来自全国的500辆新能源汽车一起，在奥运会期间投入运营。

　　7月10日移交的这20辆氢燃料电池轿车，已通过国家安全性、可靠性、耐久性方面的严格检测，每辆均已完成3000公里的实际道路行驶试验。这一“绿色车队”使用氢燃料电池提供动力，在行驶过程中能实现零污染的秘诀在于，它们以氢气为能源，氢气在燃烧过程中与氧气发生化学反应生成水，不会产生对环境有害的污染物。这些氢燃料电池车的燃料消耗仅为每百公里1．2公斤氢气，最高时速近150公里，车载储气罐加满氢气后可连续行驶300公里。

　　能源短缺汽车改“食谱”

　　石油耗尽后用什么？相信很多人都在思考这个问题。别再打其他化石燃料的主意了，因为天然气、煤、油页岩也是不可再生资源。于是很多人想到了生物燃料。可再生并且清洁的生物燃料似乎很理想，但它们却在和世界上数亿贫困人口争夺口粮——在过去的一年里，粮食价格不断上涨，引发了国际社会对粮食危机的担忧。国际货币基组织（IMF）估计，生物燃料——主要是美国的玉米乙醇，要承担一半责任。今年，美国1／3的玉米会被转化成生物燃料，而其他国家如巴西，大量将甘蔗转化成乙醇，也加剧了全球粮食危机。

　　在这种情况下，很多人将目光投向了氢能源。氢气在大气中的含量远小于1％，却与氧结合成了生命的源泉——水，水覆盖了地球表面71％的面积。从水中提取氢，氢气燃烧后又还原成水，如此循环，可谓“取之不尽，用之不竭”。

　　将汽车由“油食谱”改为“氢食谱”主要有两种形式，一是直接将压缩形式的氢（如液氢）在发动机中当燃料，另一种是以氢燃料电池的形式提供电力。目前氢燃料电池的能量转化率近80％，约为火力发电的两倍，而废气排放几乎为零。

　　除清洁外，氢燃料电池车与传统汽油和柴油汽车相比，还有三大好处：

　　节能，能效将提高近4倍，而且因为氢气里没有腐蚀性的杂质，汽车很少需要维修；

　　方便，只在底盘上安装由氢燃料罐和电池组成的新型驱动装置，没有传统的发动机、变速箱和机械传动装置，车子换外壳很方便，车主喜欢什么车型就装什么车壳；

　　安全，因为氢气只有与氧气或空气在密闭的空间（如一个容器里）混合后才会引起爆炸，所以氢燃料车在猛烈的撞击下都不会引起大火。

　　氢气发动机不是新东西

　　怎样使用氢能源？人们最先想到的就是制造氢内燃车，即让氢发动机直接以氢为燃料。氢气发动机的发明可以上溯到1807年，瑞士人依撒克•代•李瓦茨制成了单缸氢气发动机。他把氢气充进气缸，使氢气在缸内爆炸，推动活塞往复运动。这一发明于1807年1月30日获得法国专利，这是世界第一个关于汽车产品的专利。由于受当时的技术水平限制，提取和使用氢气远比用蒸汽和汽油等资源复杂，氢气发动机于是被蒸汽机、柴油机和汽油机“淹没”。

　　目前，在氢动力汽车领域，氢燃料电池汽车比氢内燃车更受欢迎。一个重要原因是，燃料电池能让“活泼”的氢与氧发生化学反应，在生成水的同时稳定地产生电能。

　　在工程技术人员的努力下，氢内燃车、氢燃料电池汽车都取得了长足发展。德国宝马公司的氢与汽油两用内燃机Hydrogen　7已于去年上市，日本本田公司的FCX　Clarity氢燃料电池车也于今年6月开始限量销售。由于纯粹氢燃料汽车的性能没能达到要求，目前混合动力汽车（HEV）的研发最受青睐。

　　HEV是介于内燃机汽车与电动汽车之间的一种车型，使用两种以上动力源，能按照不同的道路交通条件进行动力源组合或转换，达到高效、节能、环保的目的。HEV在排放、节能等方面接近EV（蓄电池电动汽车）、FCEV（氢气为能源的燃料电池汽车），动力性、续驶里程与传统燃料汽车相当，是现阶段取代传统燃料汽车最理想的车辆。目前，各大汽车公司推出的电动汽车大部分是混合动力汽车（HEV），如本田公司的Insight、丰田公司的Prius等。

　　全面普及的三大拦路虎

　　氢可以说是宇宙间能量转换的“通用货币”，虽身轻如燕却蕴含着巨大的能量。但在地球上，要将氢“兑换”成汽车使用的能量却不容易，共有3只“拦路虎”。

　　第一，氢的密度过低，在运输、储存上有困难。氢能量密度（指单位体积燃料完全燃烧时产生的能量）远弱于汽油、柴油、乙醇等燃料。这意味着，要将氢燃料的能量聚集到足够大，就必须增加氢密度，通常将氢以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶内。然而，即便氢被压缩成液态，能量也十分有限。研究人员曾试图增加氢气罐壁厚度，以进一步压缩氢气，然而，这在增加了成本的同时，运输的安全系数也大大降低。氢储存难度过大，带来的直接影响就是行驶里程达不到要求。以美国为例，目前美国人普遍接受的最低行驶距离（指加满燃料后的行驶距离）为480公里。即便将氢的储存密度提高到极限，这一要求也很难达到。

　　第二，氢动力汽车的配套装备难以推广。无论对于氢发动机汽车亦或是氢燃料电池汽车，都需要定时补充氢，这就需要在汽车上装备高压储存槽、燃料槽等。这类设备往往会占据很大空间。目前装设这类储存槽的成本，也比一般轿车可接受的价格高10倍以上。

　　第三，真正实现零污染有困难。氢作为能量的携带者，必须通过能源转换提供能量，这些过程会带来一些“隐性污染”。例如目前流行的一种提取氢的办法是把水电解，但电能可能是通过燃烧煤等方式获得的，这个过程中就有污染。

　　当然，氢与其他新能源相比，还是有优势的。目前发展较受重视的新能源汽车有生物燃料汽车、太阳能汽车、风能汽车等。生物燃料汽车因为消耗粮食而饱受争议；太阳能、风能汽车现在还都停留在“概念车”阶段，要真正走出实验室还有很长的路要走。尽管氢燃料汽车还不能向传统耗油车发起挑战，但它离人们越来越近，也许哪一天，你的爱车就不用“喝油”，而是“吸气”了。（青年参考）