氫燃料電池汽車加滿燃料的速度更快行駛的距離更遠且尾氣排出只有水可實現零污染排放

一提新能源第一印象就是環保節能一提新能源汽車第一印象就是特斯拉電動汽車其實中國北方用煤炭發電比較多煤炭燃燒當然會產生污染所以純電動并不能代表是完全環保無污染相比之下氫氣沒有污染零排放甚至取代石油也指日可待

氫燃料電池已不是什么全新的技術早在20世紀60年代氫燃料電池就已經成功地應用于航天領域往返于太空和地球之間的阿波羅飛船就安裝了這種體積小容量大的裝置進入70年代以后隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術氫燃料電池很快就被運用于發電和汽車波音公司于2008年4月3日成功試飛氫燃料電池為動力源600405,股吧的一架小型飛機

尾氣排出只有水的汽車

氫燃料電池汽車也是電動汽車只不過它的電池是氫氧混合燃料電池和普通化學電池相比燃料電池通常是補充氫氣一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料但通常是限制在電廠和叉車等工業領域使用許多公司都已推出氫燃料電池汽車并已在2015年上半年上市氫燃料電池技術是未來改變人類生活的新技術之一將成為解決石油危機的新途徑

氫燃料電池汽車尾氣僅排放水可以實現零污染排放這種汽車無需注滿汽油或者柴油氫燃料電池汽車是由氫氣作為燃料將氫氣注入汽車燃料缸中與燃料電池發生化學反應氫和空氣中的氧發生反應轉換為電能驅動汽車行駛這一化學反應過程唯一的副產物就是水或者蒸汽完全沒有二氧化碳非常環保

以豐田首款氫燃料電池車Mirai為例充滿燃料的Mirai擁有近似于傳統汽油車的巡航里程達到約500公里同時它在動力上也不弱Mirai的最大馬力為153PS（113KW）最大扭矩335Nm最高時速可達到178公里從啟動提速到100公里/小時僅需9.6秒完全能夠應付平常的行車需求即便燃料用光了將燃料回填補滿的時間也僅需約3分鐘和傳統汽油車的加油時間差不了多少

氫燃料電池的工作原理

和普通電池一樣燃料電池由陽極陰極和電解質組成大部分燃料電池汽車使用聚合物交換膜燃料電池（PEMFC）氫燃料電池的基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽極板（負極）經過催化劑鉑的作用氫原子中的一個電子被分離出來失去電子的氫離子（質子）穿過質子交換膜到達燃料電池陰極板（正極）與氧原子和氫離子重新結合為水如圖1所示

由于供應給陰極板的氧可以從空氣中獲得因此只要不斷地給陽極板供應氫給陰極板供應空氣并及時把水（蒸氣）帶走就可以不斷地提供電能由于氫燃料電池不儲能確切地講應該稱為氫發電裝置

燃料汽車VS電動汽車

1.燃料電池汽車相比電動汽車的主要優勢就是方便氫氣燃料電池汽車只需3到5分鐘就能充滿長途行駛所需的氣量（700個大氣壓的氫氣）而不是等上幾個小時來充滿電電動汽車要做到這一點就必須更換整組電池充電最快的TeslaModelS也至少需要20分鐘才能充滿電但行駛的距離還不到氫氣燃料電池汽車的一半這讓燃料電池汽車更方便日常使用汽車制造商們據此認為希望尋找更環保汽車的消費者也許會認為燃料電池汽車要比電動汽車更實用

2.在性能和環保方面燃料電池汽車使用和電動汽車一樣的電動馬達所以性能表現差不多但燃料電池會更適合皮卡和SUV目前鋰電池并沒有辦法滿足這些車型的需要鋰電池也要比燃料電池組（氫氣箱）重得多

3.燃料電池汽車的售價和維護費用要比電動汽車貴豐田Mirai日產Leaf的售價要比特斯拉便宜不少給燃料電池汽車補充的氫氣價格約為3美元（換算成每加侖汽油等效產品后）經估算給一輛車加滿氫氣需要花約50美元這意味著一輛燃料電池汽車的維護成本是普銳斯混合動力汽車的兩倍是電動汽車的四倍的確這一成本會隨時間推移降低但電動汽車和混合動力汽車也一樣會逐漸降低

4.制造和使用綠色氫氣的費用更高燃料電池汽車的主要問題是制造驅動它們的氫氣燃料要消耗比普通電動汽車更多的能源污染也是個很嚴重的問題除了甲烷轉化獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過電解但坦白講這一過程中消耗的電可以更好地用在普通電動汽車上

發展瓶頸

1.氫氣的來源問題氫氣不像氮氣和氧氣是空氣中的最主要組成元素想得到氫氣可以通過電解水但這可是個不太經濟的方法能量損失極大此法先從電解水開始耗費電能產生氫氣氫氣再發電過程中還會有能量損失目前最好的電解水系統的能量轉化率只有80%并不怎么高效

再來看甲烷轉化氫氣方面蒸汽需要加熱到700-1000攝氏度然后與甲烷結合生成氫氣和一氧化碳以及少量二氧化碳美國有95%的氫氣通過這種方法來制造甲烷轉化雖然要更劃算但卻會造成污染有研究顯示甲烷基礎設施的泄露情況比原先想象的還糟糕（最高達7%）而作為溫室氣體甲烷的溫室效應是二氧化碳的86倍如果你想要一輛百分百環保的燃料電池汽車就必須以不造成污染的方式來制造氫氣這并不容易

2.充電站成本昂貴電動汽車已經在道路上（家中）建立了充電基礎設施但氫氣銷售點卻很少相隔距離也很遠這是由于缺少需求還有就是建造成本高昂普通的電動汽車充電站只需花費數十萬美元來建造即使是特斯拉的超級充電站建造成本也僅有30萬美元但建造一個氫氣燃料站卻需要花費100萬-200萬美元因為需要解決處理液態氫氣的問題因此美國現在也只有大約50個氫氣燃料站其中22個位于加州

3.金屬鉑稀缺在氫燃料電池發電的過程中會用到金屬鉑作為催化劑這種金屬就是鉑金戒指的鉑產量小且價格昂貴想要大規模生產氫燃料電池鉑就是瓶頸而且完全沒有規模化后成本減少的效應反而需求越多就會越貴

4.氫氣的安全性有人說帶著氫氣瓶就像帶個氫彈這在無形中造成了很多人對安全問題的擔憂但實際上氫比石油要安全得多儲氫罐的密封較好形成低溫高壓的空間使其液化后能大量儲存

至于泄漏之后的安全性反而氫氣更安全氫是最輕的氣體擴散性極強它的擴散系數比空氣大3.8倍比汽油大7.5倍泄漏之后會直線向上運動即使形成火焰那也是一維的火焰直線指向天空而油類燃料則是向四周蔓延形成面的燃燒反而更不安全

氫氣的比重低易向上逃逸所以少量的氫氣泄漏可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣這使得發生事故時影響范圍要小得多

充滿期待的未來

盡管如此氫燃料電池汽車也已經量產并已開始售賣豐田氫燃料電池車Mirai在海外的起價為57500美元（約合人民幣35.7萬元）但是在聯邦和州政府刺激之下降至45000美元（約合人民幣27.9萬元）以下在美國可以采用分期付款的形式每月499美元36個月付清除此之外豐田和本田還將向買家免費提供三年氫氣各大汽車公司還計劃逐步增加氫氣燃料站數目

相對于環保省錢的電動汽車氫氣燃料電池汽車或許現在還無可比擬但在消費者的心中實用也很重要燃料電池汽車加滿燃料的速度更快行駛的距離更遠而且氫氣燃料電池汽車還處于早期階段充電式電動汽車在10年前也存在許多看似無法克服的問題而現在各國境內都已經有很多電動汽車所以我們對氫燃料汽車的未來充滿信心