燃料汽车基础知识及介绍.pdf

燃料电池汽车燃料电池汽车介绍介绍 EV 视界收集整理 动力系统主要由燃料电池发动机 燃料箱 氢瓶 电机 动力蓄电池等组成 采用 燃料电池发电作为主要能量源 燃料电池汽车原理燃料电池汽车原理 燃料电池汽车主要由燃料箱 燃料电池发动机 蓄电池和电动机等部件组成 氢 氧燃料电池的产物只有水 属于零排放或接近零排放汽车 燃料电池的效率随输出功率 变化的特性比内燃机更适合于汽车的实际运行 关于燃料电池汽车关于燃料电池汽车 什么是燃料电池汽车 燃料电池汽车是电动汽车的一种 其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用 而不是经过 燃烧 直接变成电能或的 燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 因此燃料电池车辆 是无污染汽车 燃料电池的能量转换效率比内燃机要高 2 3 倍 因此从能源的利用和环境 保护方面 燃料电池汽车是一种理想的车辆 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到 有些车辆直接携带着纯氢燃料 另外一些车辆 有可能装有燃料重整器 能将烃类燃料转化为富氢气体 单个的燃料电池必须结合成燃料电池组 以便获得必需的动力 满足车辆使用的要求 近几年来 燃料电池技术已经取得了重大的进展 世界著名汽车制造厂 如戴姆勒 克莱斯 勒 福特 丰田和通用汽车公司已经宣布 计划在 2004 年以前将燃料电池汽车投向市场 目前 燃料电池轿车的样车正在进行试验 以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城 市中正在进行示范项目 在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战 如燃料电池组的一 体化 提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成 本的方向努力 并已取得了显著的进步 燃料电池汽车 与传统汽车相比 燃料电池汽车具有以下优点 1 零排放或近似零排放 2 减少了机油泄露带来的水污染 3 降低了温室气体的排放 4 提高了燃油经济性 5 提高了发动机燃烧效率 6 运行平稳 无噪声 我国燃料电池车研发已基本赶上国际水平我国燃料电池车研发已基本赶上国际水平 燃料电池汽车是电动汽车的一种 其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用 而不是经过 燃烧 直接变成电能的 对于燃料电池汽车最重要的能量来源 氢燃料能通过几种途径得到 有些车辆直接携带着纯氢燃料 另外一些车辆有可能装有燃料重整器 能将烃类燃料转化为 富氢气体 而单个的燃料电池必须结合成燃料电池组 以便获得必需的动力 满足车辆使用 的要求 正是由于燃料电池的化学反应过程不会产生有害物 所以 燃料电池车辆是无污染汽车 并 且燃料电池的能量转换效率比内燃机要高 2 3 倍 所以从能源的利用和环境保护方面来看 燃料电池汽车是一种理想的车辆 也代表了未来的汽车发展方向 这些年来 为了争夺燃料电池汽车的未来市场 各国的汽车厂商都在竞相开发自己的燃料电 池汽车 早在 1994 年 戴姆勒就开发出燃料电池汽车 NI 随后又陆续推出它的姊妹车 N2 N3 世界上第一辆使用甲醇重整制氢装置的燃料电池汽车 1999 年 戴姆勒 克莱斯勒汽 车公司与福特汽车公司联手研制成功的以液氢为动力的 N4 型燃料电池电动汽车进入商 业化生产的开发阶段 2000 年 戴姆勒 克莱斯勒公司宣布 已经开发出以甲醇为燃料电 池汽车 N5 和 Jeep Commander 2 2006 年 戴姆勒 克莱斯勒汽车公司又推出了将燃 料电池体积减小 4 成的燃料电池混合动力概念车 F600 HYGENIUS 通用汽车公司则于 2002 年推出了采用线传 Drive by Wire 技术的燃料电池车 Hy wire 福特汽 车于 2007 年推出了一种插电式燃料电池混合动力车 福特 Edge 电动车 本田 FCX 则是世 界上最早商品化的燃料电池车 虽然我国在燃料电池车这一领域的研究起步稍慢一些 但经过这些年的努力 差距正在缩小 已经基本赶上了国际水平 在燃料电池汽车研发方面也已经取得长足进步 2003 年 基于桑塔纳 2000 车型的我国第一辆燃料电池轿车样车 超越一号 亮相第五届上 海国际工业博览会 接着 超越二号 超越三号 陆续诞生 2006 年 6 月 超越三号 燃料电池车在巴黎第八届必比登清洁能源汽车挑战赛场 创下了 4 个 A 废气排放 燃油效 率 噪音和二氧化碳排放 的骄人成绩 得到国内外同行的广泛赞誉 目前 我国已研制出具有自主知识产权的燃料电池大客车 小轿车 自行车和助力车等 2008 年北京奥运会期间 我国自制的燃料电池汽车也参与了服务运营 并得到好评 从今年 2 月开始 我国自主研发的燃料电池动力平台轿车参加了 加州燃料电池汽车伙伴计 划 示范运行 据悉 这项活动始于 2000 年 而这次活动将持续半年之久 共有 250 辆汽 车参加 我国参加此次活动的 16 辆领驭燃料电池轿车是从 20 辆北京奥运示范车中抽调出来 的 这也是我国新能源汽车继北京奥运示范运营之后首次大规模走出国门 与全球七大品牌 同场竞争并参与国际化示范运营 也是对我国燃料电池汽车技术发展情况的一次全面检验 目前 我国氢燃料电池汽车的研发呈现一南一北分布格局 南方的研发重镇在上海 2002 年年初 同济大学 上汽集团联合承担了燃料电池轿车项目 它们联合上海工业投资集团有 限公司 上海科技投资公司等投资组建了上海燃料电池动力系统有限公司 该公司已经开发 出了三代 超越 系列燃料电池轿车动力系统平台和示范样车 上汽还把该系统搭载在 荣 威 轿车上 诞生了 上海 牌氢燃料电池汽车 另外 奇瑞公司也与同济大学合作研发氢 燃料电池汽车 在北方 清华大学牵头承担了 十五 863 计划 电动汽车重大科技专项 中的 燃料电池 城市客车 项目 其产业化载体 北京清能华通科技发展有限公司也研发出了燃料电池城 市客车 现在 我国企业已在关键的发动机技术上取得突破 比如 上海神力科技有限公司 中科院 大连化学物理研究所等单位研发的氢燃料发动机已接近或达到国际水平 中国最新一代的燃 料电池轿车动力性能持续增强 最高时速接近 150 公里 一次性充氢连续行驶里程超过 300 公里 整车的可靠性 稳定性也不断得到提升 我国最新的燃料电池大客车造价也已经下降 到 300 万元人民币 不到国外同类产品价格的 1 5 初具竞争力 氢燃料电池氢燃料电池 氢燃料电池是使用氢这种化学元素 制造成储存能量的电池 特点环保节能 高效 氢燃料电池 来源发展 汽车是人们生活中的重要交通工具 而汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境污染的重要 原因 为此 人们急需寻找一种代用燃料 科学家经过几十年的精心研究发现 用氢燃料电 池作汽车动力无污染环境的有害成份 因此 使用氢燃料电池的汽车才是名副其实的 绿色 燃料 汽车 据报道 在冰岛政府的支持下 戴姆勒 克莱斯勒公司和壳牌公司 1999 年初 公布了把这个岛国变为世界上第一个 氢经济 的国家计划 最终用无污染的氢能源取代 所有小轿车 公共汽车上使用的柴油和汽油 目前 德国已经陆续推出了各种燃氢汽车 过去 人们总以为氢气是一种化学元素 很少把它作为能源来看待 自从出现了火箭和氢弹 之后 氢气又变成了航天和核武器的重要材料 现在又将其制成氢燃料电池 为人们提供电 能 氢燃料电池 发电原理 氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应 把氢和氧分别供给阴极和阳极 氢通过阴极 向外扩散和电解质发生反应后 放出电子通过外部的负载到达阳极 氢燃料电池与普通电池的区别主要在于 干电池 蓄电池是一种储能装置 是把电能贮存起 来 需要时再释放出来 而氢燃料电池严格地说是一种发电装置 像发电厂一样 是把化学 能直接转化为电能的电化学发电装置 另外 氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成 这 是氢燃料电池的一项关键技术 它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面 还要对电池的 化学反应起催化作用 氢燃料电池 应用领域 20 世纪 60 年代 氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域 往返于太空和地球之间的 阿 波罗 飞船就安装了这种体积小 容量大的装置 进入 70 年代以后 随着人们不断地掌握 多种先进的制氢技术 很快 氢燃料电池就被运用于发电和汽车 大型电站 无论是水电 火电或核电 都是把发出的电送往电网 由电网输送给用户 但由 于各用电户的负荷不同 电网有时呈现为高峰 有时则呈现为低峰 这就会导致停电或电压 不稳 另外 传统的火力发电站的燃烧能量大约有 70 要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大 的设备上 燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质 而使用氢燃料电池发电 是 将燃料的化学能直接转换为电能 不需要进行燃烧 能量转换率可达 60 80 而且污染 少 噪音小 装置可大可小 非常灵活 氢的化学特性活跃 它可同许多金属或合金化合 某些金属或合金吸收氢之后 形成一种金 属氢化物 其中有些金属氢化物的氢含量很高 甚至高于液氢的密度 而且该金属氢化物在 一定温度条件下会分解 并把所吸收的氢释放出来 这就构成了一种良好的贮氢材料 随着制氢技术的发展 氢燃料电池离我们的生活越来越近 到那时 氢气将像煤气一样通过 管道被送入千家万户 每个用户则采用金属氢化物的贮罐将氢气贮存起来 然后连接氢燃料 电池 再接通各种用电设备 它将为人们创造舒适的生活环境 减轻繁重的生活事务 但愿 这种清洁方便的新型能源 氢燃料电池早日在人们日常生活中 氢燃料电池 汽车应用 20 辆中国自主研制的氢燃料电池轿车在同济大学新能源汽车工程中心举行赴京发车仪式 它们将在奥运会中投入运营 这 20 辆氢燃料电池轿车是基于大众帕萨特领驭车型 通过改 制和集成最新一代燃料电池轿车动力系统平台而成功研发出来的 它们以氢气为能源 经氢 氧化学反应生成水 真正实现零污染 氢燃料电池轿车加一次氢可跑 300 多公里 时速达每 小时 140 150 公里 目前 氢燃料电池轿车比同类型内燃机车重 200 多公斤 贵 5 倍以上 氢燃料电池车的工作原理是 将氢气送到燃料电池的阳极板 负极 经过催化剂 铂 的作用 氢原子中的一个电子被分离出来 失去电子的氢离子 质子 穿过质子交换膜 到达燃料电池 阴极板 正极 而电子是不能通过质子交换膜的 这个电子 只能经外部电路 到达燃料电 池阴极板 从而在外电路中产生电流 电子到达阴极板后 与氧原子和氢离子重新结合为水 由于供应给阴极板的氧 可以从空气中获得 因此只要不断地给阳极板供应氢 给阴极板供 应空气 并及时把水 蒸气 带走 就可以不断地提供电能 燃料电池发出的电 经逆变器 控制器等装置 给电动机供电 再经传动系统 驱动桥等带动车轮转动 就可使车辆在路上 行驶 与传统汽车相比 燃料电池车能量转化效率高达 60 80 为内燃机的 2 3 倍 燃料 电池的燃料是氢和氧 生成物是清洁的水 它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳 也没有 硫和微粒排出 因此 氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放 零污染的车 氢燃料是完美 的汽车能源 氢燃料电池车的优势毋庸置疑 劣势也是显而易见 随着科技的进步 曾经困扰氢燃料电池 发展的诸如安全性 氢燃料的贮存技术等问题已经逐步攻克并不断完善 然而成本问题依然 是阻碍氢燃料电池车发展的最大瓶颈 目前氢燃料电池的成本是普通汽油机的 100 倍 这个 价格是市场所难以承受的 据悉 这批氢燃料电池车 最大输出功率高达 60 千瓦 燃料消耗仅为每百公里 1 2 公斤氢 气 大约相当于 4 升 93 号汽油 氢能源动力汽车氢能源动力汽车 氢能源动力汽车 概述 氢能汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车 一般的内燃机 通常注入柴油或汽油 氢 汽车则改为使用气体氢 燃料电池和电动机会取代一般的引擎 即氢燃料电池的原理是把氢 输入燃料电池中 氢原子的电子被质子交换膜阻隔 通过外电路从负极传导到正极 成为电 能驱动电动机 质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出 这样有效减少了其 他燃油的汽车造成的空气污染问题 高速车辆 巴士 潜水艇和火箭已经在不同形式使用氢 另一方面能源从来都是个问题 近年来 国际上以氢为燃料的 燃料电池发动机 技术取得 重大突破 而 燃料电池汽车 已成为推动 氢经济 的发动机 用氢气作燃料有许多优点 首先是干净卫生 氢气燃烧后的产物是水 不会污染环境 其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高 在 1965 年 外国的科学家们就已设计出了能在马 路上行驶的氢能汽车 我国也在 1980 年成功地造出了第一辆氢能汽车 可乘坐 12 人 贮存 氢材料 90 公斤 氢能汽车行车路远 使用的寿命长 最大的优点是不污染环境 氢是可以取代石油的燃料 其燃烧产物是水和少量氮氧化合物 对空气污染很少 氢气 可以从电解水 煤的气化中大量制取 而且不需要对汽车发动机进行大的改装 因此氢能汽 车具有广阔的应用前景 推广氢能汽车需要解决三个技术问题 大量制取廉价氢气的方法 传统的电解方法价格昂贵 且耗费其他资源 无法推广 解决氢气的安全储运问题 解决汽 车所需的高性能 廉价的氢供给系统 目前常见的供给系统有三种 气管定时喷射式 低压 缸内喷射式和高压缸内喷射式 随着储氢材料的研究进展 可以为氢能汽车开辟全新的途径 而最近 科学家们研制的高效率氢燃料电池 更减小了氢气损失和热量散失 氢能源动力汽车 原理 众所周知 氢分子通过燃烧与氧分子结合产生热能和水 氢燃料电池通过液态氢与空 气中的氧结合而发电 根据此原理而制成的氢燃料电池可以发电用来推动汽车 提供家庭或 工业用电或作为手机电池 一原理说起来很简单 但具体分析的话就会发现 其实提炼氢燃 料的过程非常复杂 而且能耗也非常高 氢能源动力汽车 氢内燃 氢内燃车和氢燃料电池车不同 氢内燃车是传统汽油内燃机车的带小量改动的版本 氢内燃直接燃烧氢 不使用其他燃料或产生水蒸气排出 这些车的问题是氢燃料很快耗尽 载满氢气的油缸只能行驶数英里 很快便没能量 另一方面 各色各样的方法正在研究以减 少耗用的空间 例如用液态氢或氢化物 1807 年 IsaacdeRivas 制造了首辆氢内燃车 可惜该 设计甚不成功 宝马的氢内燃车有更多的力量 比氢燃料电池车更快 宝马的氢汽车以三百 公里每小时创下了氢汽车的最高速记录 万事达已在开发烧氢的转子引擎 该转子引擎反覆 转动 故氢从开口在引擎内的不同部分燃烧 减少突然爆炸这个氢燃料活塞引擎的问题 日 本武藏工业大学 1990 年在第八届世界氢能会议上展出了一部使用液氢储罐的燃氢轿车 它 由 NISSAN 车改装 使用一个容积 100L 总重 60kg 的液氢罐 可以 100km h 行驶 排放废 气中无 CO2 中国研制的燃用氢 汽油混合燃料的城市节能公共汽车正进行试验 其他重要 汽车生产商如通用汽车和 DaimlerChrysler 公司 投资在较慢较弱但较有效的氢燃料电池 氢能源动力汽车 储氢方法与材料 传统储氢方法有两种 一种方法是利用高压钢瓶 氢气瓶 来储存氢气 但钢瓶储存 氢气的容积小 而且还有爆炸的危险 另一种方法是储存液态氢 但液体储存箱非常庞大 需要极好的绝热装置来隔热 近年来 一种新型简便的储氢方法应运而生 即利用储氢合金 金属氢化物 来储存氢气 研究证明 在一定的温度和压力条件下 一些金属能够大量 吸 收 氢气 反应生成金属氢化物 同时放出热量 其后 将这些金属氢化物加热 它们又会 分解 将储存在其中的氢释放出来 这些会 吸收 氢气的金属 称为储氢合金 其储氢能 力很强 单位体积储氢的密度 是相同温度 压力条件下气态氢的 1000 倍 也即相当于储 存了 1000 个大气压的高压氢气 储氢合金都是固体 需要用氢时通过加热或减压使储存于 其中的氢释放出来 因此是一种极其简便易行的理想储氢方法 目前研究发展中的储氢合金 主要有钛系储氢合金 锆系储氢合金 铁系储氢合金及稀土系储氢合金 储氢合金还有将储氢过程中的化学能转换成机械能或热能的能量转换功能 储氢合金在 吸氢时放热 在放氢时吸热 利用这种放热 吸热循环 可进行热的储存和传输 制造制冷 或采暖设备 此外它还可以用于提纯和回收氢气 它可将氢气提纯到很高的纯度 例如 采 用储氢合金 可以以很低的成本获得纯度高于 99 9999 的超纯氢 储氢合金的飞速发展 给氢气的利用开辟了一条广阔的道路 目前中国已研制成功了一种氢能汽车 它使用储氢材 料 90 千克 可行驶 40 千米 时速超过 50 千米 今后 不但汽车会采用燃料电池 飞机 舰艇 宇宙飞船等运载工具也将使用燃料电池 作为其主要或辅助能源 另外由于大量使用 的镍镉电池 Ni Cd 中的镉有毒 使废电池处理复杂 环境受到污染 镍氢电池与镍镉电 池相比 具有容量大 安全无毒和使用寿命长等优点 发展用储氢合金制造的镍氢电池 Ni MH 也是未来储氢材料应用的另一个重要领域 氢能源动力汽车 氢燃料电池 现在可以使用的主要有这样几种 熔融碳酸盐燃料电池 MCFC 1980 年研制成功 在 650 摄氏度下工作 把熔融碳酸盐作为电解质 把送到正极的二 氧化碳作为离子载体 不需要催化剂 而且可以使用天然气等其他气体燃料 但是启动时间 较长 固体氧化物燃料电池 SOFC 1980 年研制成功 电解质为含有氧化锆等成分的固体陶瓷材料 工作在 800 1000 摄氏 度的高温 离子可以通过陶瓷材料 不需要铂等催化剂 也可以使用其他气体燃料 启动时 间也较长 磷酸燃料电池 PAFC 1967 年研制成功 工作温度接近 200 度 需要催化剂 电解质为磷酸水溶液 在饭店 和医院使用较多 固体高分子燃料电池 PEFC 目前投入研究力量最大的电池 电解质为高分子树脂薄膜 可以实现小型化 工作温度 在 100 度以下 但是需要催化剂 也可以使用甲醇 启动时间也最短 氢能源动力汽车 氢燃料电池的研究历史 1960 年代后期 RogerE Billings 制造了燃料电池的原型 在燃料电池氢汽车的发展主要 有三个障碍 首先 氢的密度很低 就算燃料以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶 在那些空间能 够储存的能量十分有限 而氢汽车比起其他汽车就十分受限 有些研究已经用特别结晶体来 储存氢在较高密度的环境中 而且更安全 另外一种方法是不储存氢分子 而使用氢重组器来从传统燃料如甲烷 汽油和乙醇 提 取氢 很多环保分子对此想法不感兴趣 因为它依赖了化石燃料 可是 这是有效的重组程 序 使用重组过的汽油或乙醇来推动燃料电池 仍比使用内燃引擎来得有效 其次 制造在氢汽车提供电力可靠燃料电池 耗资颇高 科学家努力研究令燃料电池的 成本尽量便宜 同时又有足够硬度以抵受撞击和震动这些汽车的基本问题 燃料电池的设计 大都脆弱 故不能在那些情况下保存 加上很多设计都需要稀有物如铂作为加速剂 令工作 更顺畅 而加速剂可能污染氢的纯净度 不利氢的提供 第三个问题是氢可作为能量的携带者而非能源 它必须从化石燃料或其他能源提取 因 此引起能量的流失 因为从其他能源到氢又回到能量的转换并非百分百有效 因为任何能 源都有缺点 转换到氢会引起关于如何产生这种能源的政治决定 最近有方法成功直接从太阳和水 透过金属的催化剂 产生了氢 这或能使从太阳能转 成氢有一个便宜 直接 清洁的途径 氢能源动力汽车 氢燃料电池代价太大 1 一般情况下 我们要获得氢 都会从水里分解出来 这就需要用到电 需要将交流 电转化成直流电 这过程将使得氢分子中的能连损失 2 3 2 接下来我们开始电解水 在此过程中能效只能达到 70 其余 30 的能量被消耗掉 3 经过上述两个过程 我们获得了氢气 但是由于是气体 因此其体积非常大 这个就 需要我们用 10000 磅 平方英寸的大气压强对氢气进行压缩处理 这个过程又将耗能 15 即便是经过了这一系列处理 同等质量的氢燃料所包含的能量值也只有普通汽油燃料的 20 所有 并且要贮存这些氢燃料需要很大的存储设备 此外 为了保持氢燃料电池的稳定 我 们还要将温度控制在零下 253 度 这一过程再次耗能 30 40 4 在运输过程中 由于我们很难保持零下 253 度的恒温 因此我们还将损失 10 的能量 5 而在氢燃料被注入汽车前 我们又损失了大约 50 的能量 6 最终我们还将损失 10 的能量 因为氢能汽车的能效只有 90 综合上述所有的过程 我们要驱动一辆氢能汽车的能耗高达 80 从节能降耗的角度来 看 氢能汽车不达标 氢能源动力汽车 环保问题 一般人认为 以氢燃料为动力的汽车只会产生水 事实也的确是这样 那为什么说氢燃 料汽车并不环保呢 环球能源网认为 我们必须从其生产原料上来分析 由于技术水平并不 先进 以及考虑到成本等的问题 世界上很多国家的氢燃料的生产并不是以水为原料 而是 以天然气作为生产原料 先前讲到了 如果要电解水取得氢气 那需要很大的能量消耗 而 且要生产出能量值与普通汽油燃料相当的氢燃料 我们就需要大量的水资源 水同样也是我 们这个星球稀缺的资源 因为我们这里讲到的水是淡水 而不是海水 而天然气的贮存方式 相对成熟得多 而且我们可以用并不算多的天然气生产出能量值与普通汽油燃料相当氢燃 料 因此 作为氢燃料生产商来说 为了降低生产成本 他们宁愿选择天然气 问题就出在 这里 天然气也属于化石能源的范畴 那么使用它就必定会产生大量的二氧化碳 从这个层 面上来讲 我们的氢能汽车并不环保 除了从节能和环保的角度来分析氢能汽车的未来 我们还应该从经济层面来审视一下其 发展现状 如今我们很多的加油站都是以提供化石燃料为主 而没有单独提供氢能燃料的场 所 如果我们要利用起的加油站 那么就必须修建大量的输送管道 而且这样做的前提是 氢能汽车的数量一定要达到一个合适的规模 数量过少的话 那修建输送管道的成本就显得 有点高了 而如今 我们只能从一些新能源展会上才能看到氢燃料电池汽车的身影 大街上 主要行驶的还是普通汽油驱动的汽车 即便是在巴西这样的新能源汽车大国 其 80 以上的 汽车使用的也是乙醇 而非氢燃料电池 因此在可以预见的将来 我们还很难将氢燃料电池 汽车推广出去 至少在工艺上我们还不过关 氢能源动力汽车 产业前景 氢能汽车上路还需 15 年 国际油价持续飙升 让人叫苦不迭 美国政府提出以氢燃料电池车为主要措施解决美国 交通能源问题 这似乎带来了美好希望 不过 麻省理工学院的一些能源专家日前则提醒公 众 氢燃料电池车真正要 跑起来 至少还需要 15 年的时间 对于氢燃料电池车上路的时间表 麻省理工学院 MIT 能源委员会近日出台报告说 与 目前的车辆相比 性能与价格具有竞争力的氢燃料电池车真能 上路 跑起来 至少还 需要 15 年 而要让氢燃料电池车被大规模采用 达到明显降低现有车辆对石油依赖程度的 目的 可能还需要 50 年的时间 MIT 能源委员会的约翰 海伍特教授指出 作为一项颇具潜力的 能替代石油燃料的技 术措施 氢燃料电池车目前的 路障 涉及到氢燃料的生产 储存和输送基础设施 以及燃 料电池的成本等问题 他强调 发展所谓的以氢为燃料的 氢交通经济 确实是一个巨大的 挑战 即便价格与性能被公众接受 氢燃料电池车还需要几十年的时间才能被大规模采用 海伍特解释说 氢燃料电池车的推广要受许多因素的制约 首先 新技术车辆大规模应 用是早还是晚 主要受到现有车辆平均寿命的限制 目前车辆平均寿命是 15 年 无论是先 进的内燃发动机车 混合车 还是氢燃料电池车 即使有人买了这些具有新技术的车辆 目 前大多数车主需要 15 年才能换车 这些年内 旧车还会在路上跑 还会在继续烧汽油 继 续排放二氧化碳等温室气体 第二 配有新技术的车辆在厂家生产车间 从第一台到批量生产一般需要几年的时间 到大规模推广又得几年之后 拿油电混合车来说 混合车有全新的技术 但市场份额却增长 缓慢 混合车在美国 1999 年上市 到目前为止市场份额却只有 1 第三 从推广氢燃料电池车对解决交通石油燃料危机的影响角度说 欧洲过去 25 年推 广柴油发动机的经验表明 短期内节省燃料有效措施并不一定来自全新的技术 而在于如何 在现有车辆技术基础上更好地进行改进 更经济地使用燃料 MIT 能源专家在报告中预计 即使研制出具有价格和性能竞争力的氢燃料电池车 还将 需要 25 年左右的时间 才能使其占新车和轻型卡车销售的份额达到 35 而要使氢燃料电 池车替代现有 35 的车辆的话 还会再需要 20 年左右的时间 在讨论氢燃料电池车时间表的同时 专家们也给政府交通能源政策出了不少主意 他们 认为 与氢燃料电池车的情况相比 目前改进内燃发动机性能 减轻车辆重量等措施 倒是 有可能对减少车辆过度耗油产生 立竿见影 的效果 先进的内燃发动机 清洁的柴油发动 机以及油电混合车在未来 30 年内将对节省交通石油燃料产生很大的影响 MIT 的专家们还认为 应该大力提倡一些新技术措施 包括发展油耗低的经济型车辆 从严修订车辆燃料经济性标准 提高汽油消费税等 当然 这些需要政府牵头鼓励汽车厂家 实施以及公众积极配合 才能实现减少车辆过度耗油的目的 不过 他们也承认 有效降低美国的巨大交通石油燃料消费量 确实是一大挑战 他们 的好想法并不一定会被美国民众广泛接受和采纳 因为长期以来 美国汽车文化中并没有太 多地考虑节约石油 而是一味地追求车辆的舒适性 同时 对于那些能很快舒缓车辆过度耗 油问题 潜力巨大的技术措施 美国政府也并没有像热衷 氢经济 计划项目那样 予以大 力支持和足够的投资 氢能源动力汽车 中国氢能汽车技术与研发 我国在氢能汽车研发领域取得重大突破 已成功开发出氢能燃料电池汽车性能样车 目前 国内在燃料电池发动机方面已取得大功率氢 空燃料电池组制备的关键技术 轿 车用净输出 30kW 客车用净输出 60kW 和 100kW 的燃料电池发动机 已在同济大学和清华 大学燃料电池发动机测试基地分别通过了严格的测试并装车运行 燃料电池轿车已经累计运 行 4000 多公里 燃料电池客车累计运行超过 8000 公里 此前 以氢气为能源的燃料电池汽车被列入国家 863 计划 科技部投入 1 2 亿元支 持燃料电池汽车和相关技术的研发 此外 国内研发的燃料电池汽车在整车操控性能 行驶性能 安全性能 燃料利用率等 方面均得到较大提高 国内汽车企业还开发出 100 多种燃气汽车 在 19 个城市开展了推广 应用 国内自主研发的纯电动汽车 混合动力汽车 也已开始示范运行 氢能源动力汽车 中国氢能汽车发展与推广 能源短缺 环境污染 全球气候变化 令开发清洁 高效 安全和可持续的能源迫 在眉睫 其中 氢能正在受到越来越多国家的重视 5 月底的一天 北京凯宾斯基饭店门前的小展厅 停放着一辆银色家用轿车 车的左侧 被摘掉 甲板是透明的 参观者望去 车内与一般 4 座家用轿车无异 透过甲板 可以看到两个比煤气罐略窄的罐子 据介绍 这两个罐子是用来装氢燃料的 罐子前方贴着一个像小案板一样的片状物 这是一个将氢转换为电的设备 这是戴姆勒 克莱斯勒公司生产的燃料电动汽车 它最大的优点是 排放物仅仅是水 没有任何污染 未来人们驾驶的汽车 可能大多数都是这样的 这样的汽车中国企业现在也能生产 在凯宾斯基饭店内的展厅里 上海燃料电池汽车动 力系统公司生产的基于桑塔纳 2000 车型的 超越 1 号 样车 同样引起许多人的注意 氢能源动力汽车 电动汽车 梦想与现实 汽车的尾气污染是个让所有人头疼的难题 生产没有污染的电动汽车 就成了政府 科学家和企业家的共同梦想 据业内人士介绍 电动汽车主要沿着 3 个方向开展 一个是纯电动汽车 从上世纪 70 年代开始研究发展 但电池寿命影响运行范围的致命 弱点 使这一研究方向渐被冷落 另一个是混合动力汽车 是一种安装两套系统 电池 电机 内燃机 的设计 但被认为不是长远之计 然后就是目前被普遍认可的由氢作燃料的电动 汽车 一位 BP 公司研究氢能的专家给记者讲述了氢能利用的故事 早在 1840 年 一位叫威 廉姆斯的英国作家 在他的小说 神秘的小岛 中 就首先提出氢燃料电池的幻想 到上世 纪 20 年代 人们开始试验用氢驱动内燃机 70 年代 美国阿波罗号太空飞船使用氢电池为 宇航员提供电和水 80 年代以后 氢用于交通工具的研究发展迅速 渐渐可与传统的内燃 机媲美 由氢作燃料电动汽车与传统汽车相比 无尾气排放 无污染 能效更高 发达国家政府 和跨国公司目前都纷纷投入巨资研发这种新时代的交通工具 BP 公司负责新能源的全球副总裁莫约翰介绍说 由美国普林斯顿大学和 BP 公司合作的 一项计划雄心勃勃地提出 今后要将 10 亿辆传统汽车替换成氢燃料汽车 估计燃料电池及 相关产品的全球市场潜力 在 2011 年将达到 332 亿美元 2021 年有可能突破 1 9 万亿美元 在这方面 中国也不甘落后 据中国燃料电池公共汽车项目办公室国家项目协调员伦景 光透露 本世纪前 5 年 科技部用于氢燃汽车开发研究的资金已超过 4 亿元人民币 今后的 投入还将进一步加大 并给予发展氢燃汽车相关扶植政策 近日 中国政府还与全球环境基金 联合国开发计划署签署了 中国燃料电池公共汽车 示范项目 车辆采购合同 示范项目的资金总额为 3236 万美元 其中 45 由中国政府投资 根据这项合同 戴姆勒 克莱斯勒公司将于明年向北京市提供 3 辆氢燃料电池公共汽车 Citaro 这种汽车与已在欧洲 10 个城市投入商业运营的 30 辆燃料汽车一模一样 明年 9 月 北京市民将有望坐上这种零排放的燃料电池公共汽车 按计划 2008 年北 京奥运会期间 约 10 辆燃料电池车将穿梭在比赛场馆和运动员村之间 类似的车队还将为 2010 年上海世界博览会服务 氢能源动力汽车 氢能经济 中国的后发优势 氢能作为一种清洁 高效 安全 可持续的