雖然在過去沒有汽車的時代人類社會也在運轉但是今天沒有汽車幾乎是不可能的了汽車給我們帶來的方便自不必說但憂慮也在日益加深尤其是霧霾頻現之時人們對汽車帶來的污染更是憂心忡忡傳統汽車使用的主要是化石能源有報告指出地球上的石油最多能使用100年左右距離枯竭已經不遠了目前汽車燃料是汽油和柴油等燃燒時釋放出大量的二氧化碳（溫室氣體）和氮氧化物等有害物質污染了空氣不說其中的溫室氣體還直接影響氣候的變化

現在我們對汽車可以說是又愛又怕但我們能舍棄它嗎目前顯然不能那只能另辟蹊徑了

用什么來替代汽油這是關鍵

汽車要自由行駛必須要用能量所用能量必須要自身攜帶而且要帶盡量少的能量物質行駛足夠遠的距離（能量密度高）攜帶的能量用盡后還要便于補充另外能量物質要足夠多價格要便宜或者成本可接受

對于這些要求汽油（或柴油）確實具有得天獨厚的優勢汽油燃燒的能量來自化學能熱值是44000千焦/千克也就是1千克汽油完全燃燒產生44000千焦的熱量

這些能量能做什么呢

理論上它們能把1噸的物體舉高4.4千米這說明汽油的能量密度比較高所以一輛1.5噸的汽車載35千克（約50升）汽油平均就能行駛約600千米汽油來源于石油可大量供應且便于儲存和運輸從使用要求來看汽油作為汽車的能量來源是非常合適的

汽油的碳排放和空氣污染問題是難以解決的可是不用汽油的話我們能用什么呢讓我們來看一看目前使用的能源中有哪些能用的水能風能生物質能等能量密度低其他化石能源和化學燃料不是污染問題就是成本過高核能倒是能量密度高但也無法用在汽車上吧

細數所有可用的能源能與汽油相比的并不多所謂新能源汽車并不是使用什么新的能源說明白了就是使用除汽油柴油等傳統燃料以外的能源對汽車來說是新的性能要求與傳統汽車不相上下還要使用方便環境友好

目前按照汽油內燃機的思路人們已經開發出模仿汽油的生物質燃料如生物甲醇生物乙醇生物柴油等熱值與汽油相當使用生物燃料汽車（常用混合燃料）的動力系統仍然是內燃機驅動（燃料電池除外）只需對現在成熟的汽車技術稍加改造即可使用

雖然生物質燃料在溫室氣體（或碳）排放上有一定的優勢但目前的技術只能用糧食來生產有與人爭食之嫌而且在燃料成本和產能上也與化石燃料有較大差距下一代生物質燃料雖然有望使用秸稈等農林業廢棄物生產在產能上同樣難以滿足需要

我們生產生活中使用最多的能源是電能（二次能源）所有能源形式都可以轉換為電能汽車使用電能應該是不錯的選擇電能比較豐富獲得也方便但電網中的電能不能直接用于汽車必須把電能儲存在儲電物質中才能裝載在汽車上使用這種裝置就是蓄電池它把電能轉換為化學能儲存起來

近年來隨著蓄電池技術的發展電動汽車發展很快先是節能的混合動力汽車進一步是部分使用電能的插電式混合動力汽車再到純電動汽車電動汽車把電能儲存在蓄電池中驅動電動機提供動力與傳統的汽車的動力系統有很大差別系統相對簡單

但是目前就算最好的蓄電池（鋰離子電池）的能量密度也還是較低比液體燃料差很多一次充電行駛里程比汽油車遜色不少需每天充電且充電時間長（補充能量的時間長）混合動力汽車兼有兩種動力系統相對比較復雜但它結合了電動車和汽油車的優點可以說是一種過渡方案

電動汽車沒有尾氣排放對于改善城市空氣質量有很大幫助雖然目前電網電力主要來自火力發電電動汽車總體溫室氣體排放優勢并不明顯但它仍然是未來汽車的重點發展方向

氫氣有可能成為汽車的終極燃料

既然一般燃料的能量密度比蓄電池高能否找到一種更好的替代汽油（或柴油）的燃料方案呢答案是肯定的這就是氫燃料我們都知道氫氣極易燃燒而且熱值為142351千焦/千克是汽油的3倍多更妙的是氫燃燒的產物只有水不會對環境造成污染不過不像汽油可以開采在地球上幾乎不存在天然的氫氣（盡管宇宙中氫占絕大多數）地球上的氫都以化合物的形式存在于水有機物等分子中

怎樣能得到氫呢獲得氫的方法也非常簡單中學我們都學過電解水可以得到氫工業上常用天然氣（主要是甲烷）與水蒸氣反應（術語叫重整）的方法制氫工藝成熟（這種方法會產生二氧化碳）可以說地球上氫氣資源十分豐富只不過得到氫就要耗費電能或化石能源其實氫能源像電能一樣屬于二次能源但是它有勝過電能的優點可用車船（也可用管道）長途運輸和大量儲存（將來可能會與電能并行）

氫燃料的優點正好適用于汽車實際上早在19世紀汽車發展初期開始就一直有人設計使用氫燃料的汽車只是氫在通常情況下是氣體而且很難液化車載儲氫技術難以突破限制了氫作為汽車燃料的使用由于氫能源的潛力巨大近年來各國都加大了研究和推廣力度氫能源汽車已經從概念走向了市場

氫燃料汽車可以以內燃機的燃燒形式提供動力這種方式的能量使用效率低燃燒產物不僅僅有水還有氮氧化物等污染成分隨著近年來電動汽車的發展和燃料電池改進氫能源汽車的主攻方向是走自主發電的電動汽車即燃料電池汽車

2014年底豐田公司推出了一款名為MIRAI的氫燃料汽車氫燃料以70兆帕氣壓儲存在兩個罐中（容量合計為122.4升）3分鐘加滿約5 千克氫續航650公里這款車除了比同等水平的汽油車貴一些性能與方便程度已經沒有差別目前這款車已經商業化生產它標志著氫能源汽車已經走向實用

目前氫能源是從現有的其他能源轉換來的科學家正在加緊研究從太陽能直接制造氫氣的方法到那時能量真是取之不盡用之不竭了而且絕對環保了

開發新能源汽車本來選擇有限經過近年來的努力反而有全面開花之勢無論哪個方向發展起來都要有配套設施純電動汽車要求布滿充電樁氫能源汽車要求布滿加氫站誰能最先發展起來就看社會平衡多種因素的選擇了

無論怎樣新能源汽車是一定要發展的而且一定能替代汽油車只是還要經過一定的時間和努力我們期待著望著遠方天涯路環保汽車一路行

科普中國是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌