燃料電池普及仍然困難重重

    鋰電世界  氫動力汽車排污可能高于燃油車燃料電池要普及成本太高，清潔汽車是業內新貴，隨著各種新能源動力車的問世，一個嶄新的汽車時代似乎指日可待。可事實上，某些所謂的“零排放汽車”可能比傳統汽車更“臟”。

    氫動力：比老爺車更污染

    哪兒有汽車工程師，哪兒就會聽到這樣的聲音：氫是汽車燃料的未來。

    在汽車界，氫動力汽車已被炒了幾十年，但一直是雷聲大，雨點小。不過，從本田、現代和豐田等汽車公司近日在洛杉磯和東京車展上發表的聲明來看，從2014春季開始，氫動力汽車將在各大車展登臺亮相。這似乎預示了氫動力汽車時代即將到來。

    作為運輸燃料，氫不像汽油、柴油、煤油、天然氣等所有碳氫化合物燃料那樣含有碳元素，因此燃燒時不會產生以碳元素為主要成分的溫室氣體，至少在發動機中是如此。

    可是，只要氧化劑是空氣而非純氫氣，那么燃燒氫就和燃燒化石燃料一樣，會生成各種有害的氮氧化物。它們對空氣質量的破壞程度甚至超過二氧化碳等溫室氣體。

    也正因為此，業內對改造內燃機、以氫為燃料的想法始終不大熱情，即便這樣的動力改造較之選用其他清潔能源更便宜。

    德國寶馬汽車公司曾生產過幾部氫動力超能汽車，結果證明它們并不比采用催化式排氣凈化器之前的老爺車更清潔。

    燃料電池：成本有待降低

    于是，業內轉而關注燃料電池。

    燃料電池無需燃燒即可從氫中提取化學能源，其原理類似于電解的反向作用：通過電化處理將兩種氣體合成水，并產生電流。在這個過程中，燃料電池釋放出水蒸汽和熱量。目前最簡易的燃料電池是“質子交換膜”，英文縮寫為“PEM”。

    從本質上講，燃料電池動力車是一種電動車，配有一個可充氫氣的燃料箱，沒有笨重的電池，且功率比內燃機高3到4倍。它解決了長期困擾電池動力車的兩大難題：續航里程有限和充電時間過長。

    最新數字顯示，一箱氫氣可供燃料電池動力車行駛480公里，而充滿一箱氫氣只需5分鐘。和電池動力車一樣，它被歸為“零排放汽車”。

    燃料電池的另一誘人之處是成本持續降低。2007年，本田公司推出一款燃料電池動力汽車Clarity，成本為每千瓦3500美元。難怪當年只生產了200臺樣車。但生產商不斷改進技術，如今已將成本降低到每千瓦1500美元;如果批量生產，有望降低到每千瓦不足50美元，與普通內燃機的消耗不相上下。

    阻礙燃料電池發展的另一瓶頸是催化劑。PEM中的電解質采用鉑鈀為催化劑，價格昂貴。如能找到廉價的替代品，無疑將有助于燃料電池的大規模推廣。有關研究有望在2020年前獲得突破性進展。

    零排放：全靠可再生能源

    不過，上述描述并不足以證明，那個充滿誘惑的燃料電池動力時代即將到來。

    首先，氫燃料的供應是一個問題。目前，美國約有100家充氫站，其中只有十幾家面向公眾，其余全歸行業、軍方、政府機構和研究機構所有，僅供內部使用。

    美國加州政府已批準計劃，在未來10年里斥資2000萬美元建造100多座面向公眾的充氫站。在全美國，如果想讓充氫站像汽油站一樣密集，花費將達5000億美元。

    另一個問題是氫的提取過程將產生不少二氧化碳。目前主要通過天然氣和水蒸汽來提取氫，這個過程本身不是特別環保。科羅拉多一家聯邦機構每生產1公斤氫，將產生11.9公斤二氧化碳。

    如要真正實現“零排放”，氫的獲取必須采用昂貴的電解質進行水處理，而不是用廉價手段對天然氣進行蒸汽轉化。

    用于將水分解成氫和氧的電在生產過程中也要確保不產生溫室氣體。要滿足這一要求，唯一的辦法是嚴格仰仗風能、太陽能和核能等可再生能源。不幸的是，可再生能源目前并不普及。

    由于缺少清潔電力，電動汽車和氫動力汽車最終可能成為比汽油、柴油動力汽車更嚴重的污染源。汽車生產商希望政策制定者們能認識到這一點，不要盲目推廣所謂“零排放汽車”。