什么是燃料電池汽車

燃料電池汽車的工作原理是，使作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生出電能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車。甲醇、天然氣和汽油也可以替代氫（從這些物質(zhì)里間接地提取氫），不過將會(huì)產(chǎn)生極度少的二氧化碳和氮氧化物。但總的來說，這類化學(xué)反應(yīng)除了電能就只產(chǎn)生水。因此燃料電池車被稱為“地道的環(huán)保車”。

燃料電池汽車結(jié)構(gòu)圖

        燃料電池汽車是電動(dòng)汽車的一種，其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。 　　燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外 燃料電池汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動(dòng)力，滿足車輛使用的要求。

        當(dāng)前在可用于替代汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)中，最被看好的是燃料電池技術(shù)。燃料電池汽車具有安靜、高效和零污染（或低污染）排放的特點(diǎn)，同時(shí)續(xù)駛里程完全可以和內(nèi)燃機(jī)汽車相媲美，具有結(jié)束內(nèi)燃機(jī)汽車百年統(tǒng)治地位的潛力。但各國政府在對(duì)研發(fā)燃料電池技術(shù)上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。

        在日本，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省前幾年就對(duì)燃料電池汽車開發(fā)與推廣制定了時(shí)間表，其戰(zhàn)略目標(biāo)是：到 2010年，日本使用的燃料電池汽車達(dá)到 5萬輛；2020年達(dá)到500萬輛；到 2030年，要全面普及燃料電池汽車。近期，日本又計(jì)劃在 5 年內(nèi)斥資 2090 億日元開發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術(shù)、車用電池，以及氫燃料電池科技。

         在美國，燃料電池電動(dòng)車曾被美國前總統(tǒng)布什作為“氫經(jīng)濟(jì)”論的“法寶”大肆宣傳，但2006年2月他已改變了腔調(diào)，承認(rèn)燃料電池電動(dòng)車“不是近期的解決方法，也不是中期的解決方法，而確實(shí)是遠(yuǎn)期的方法”。在布什第二任總統(tǒng)任期的后3年里，“氫經(jīng)濟(jì)”論在美國已氣息奄奄，燃料電池的研發(fā)重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向了基礎(chǔ)性研究。2009年5月，美國政府正式宣布停止支持燃料電池電動(dòng)車的研發(fā)。

         近幾年來，燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展。世界著名汽車制造廠，如戴姆勒－克萊斯勒、福特、豐田和通用汽車公司已經(jīng)宣布，計(jì)劃在2004年以前將燃料電池汽車投向市場。目前，燃料電池轎車的樣車正在進(jìn)行試驗(yàn)，以燃料電池為動(dòng)力的運(yùn)輸大客車在北美的幾個(gè)城市中正在進(jìn)行示范項(xiàng)目。在開發(fā)燃料電池汽車中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn)，如燃料電池組的一體化，提高商業(yè)化電動(dòng)汽車燃料處理器和輔助部汽車制造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力，并已取得了顯著的進(jìn)步。

        燃料電池汽車究竟是什么樣的汽車動(dòng)力技術(shù)？為什么各國政府對(duì)其支持力度不一？燃料電池汽車是電動(dòng)汽車的一種，其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

       燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。而單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動(dòng)力，滿足車輛使用的要求。

燃料電池的燃料的氫氣、甲醇和汽油三種。根據(jù)燃料電池的發(fā)電原理，氫氣是最理想的燃料。一是氫氣可以直接參與電化學(xué)反應(yīng)；二是氫氣燃料電池的產(chǎn)物中只有潔凈的水蒸汽，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何污染。要將氫氣作為燃料電池汽車的燃料，問題就遠(yuǎn)非這么簡單了。以氫氣為燃料，必須解決以下兩個(gè)問題：一是如何經(jīng)濟(jì)地獲取純氫天然氣等傳統(tǒng)的化石燃料，通過重整或改質(zhì)技術(shù)轉(zhuǎn)化而來。這樣一來，氫作為二次能源，它的制取不僅要消耗大量的能量，而且并沒有從根本上擺脫對(duì)化石能的依賴，也沒有從根本上消除對(duì)環(huán)境的污染。自然界中，氫能大量存儲(chǔ)在水中，雖然取之不盡，但直接使用熱分解或是電解的辦法從水中制氫、顯然不劃算。因此多數(shù)科學(xué)家都將目光轉(zhuǎn)向了利用太陽能，但是目前還存在許多技術(shù)障礙。目前，他們正在進(jìn)行太陽能分解水制氫。太陽能發(fā)電電解水制氫、陽光催化光解水制氫、太陽能生物制氫等方面的研究。只有到了能以再生性能源廉價(jià)地生產(chǎn)出氫燃料，氫燃料電池民汽車的燃料問題才算獲得了根本性解決。

　　氫燃料電池汽車的應(yīng)用面臨的第二個(gè)問題便是如何為燃料電池供應(yīng)燃料。通常氫能以三種狀態(tài)存儲(chǔ)和運(yùn)輸：高壓氣態(tài)、液態(tài)和氫化物形態(tài)。用常用的壓縮氣體罐貯存的氫，只能供燃料電池汽車行駛150km，這還不如目前最好的蓄電池驅(qū)動(dòng)的汽車。由于氫氣是最小的分子，很容易造成泄漏。哪怕是微量的泄漏，都有可能造成極度為可怕的后果。而在零253℃的條件下貯存液氫的深度致冷技術(shù)對(duì)于大眾市場來說，目前還很不成熟。就全球來說，目前能夠加液氫的深度致冷技術(shù)對(duì)于大眾市場來說，目前還很不成熟。就全球來說，上前能夠加液氫的深度致冷技術(shù)對(duì)于大眾市場來說，目前還很不成熟。就全球來說，目前能夠加液氫的加氫站也沒有幾家?？上驳氖?，儲(chǔ)氫材料的開發(fā)憶取得令人鼓舞的進(jìn)展。據(jù)報(bào)道，一種具有復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)的石墨纖維，其單位重量可以吸收20%的氫氣。