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汽车电池期待突破 无污染时代未到来

信息来源:foioo.com  时间:2014-01-08  浏览次数:180

     核心提示:在汽车界,氢动力汽车已被炒了几十年,但一直是雷声大,雨点小。不过,从本田、现代和丰田等汽车公司此前在洛杉矶和东京车展上发表的声明来看,从2014春季开始,氢动力汽车将在各大车展登台亮相。

  据Battery.com.cn消息,清洁汽车是业内新贵,随着各种新能源动力车的问世,一个崭新的汽车时代似乎指日可待。可事实上,某些所谓的零排放汽车可能比传统汽车更脏,汽车制造商们不过是在期许一个夸夸其谈的未来。

  氢动力不比老爷车干净

  哪儿有汽车工程师,哪儿就会听到这样的声音:氢是汽车燃料的未来。

  在汽车界,氢动力汽车已被炒了几十年,但一直是雷声大,雨点小。不过,从本田、现代和丰田等汽车公司此前在洛杉矶和东京车展上发表的声明来看,从2014春季开始,氢动力汽车将在各大车展登台亮相。这似乎预示了氢动力汽车时代即将到来。

  作为运输燃料,氢不像汽油、柴油、煤油、天然气等所有碳氢化合物燃料那样含有碳元素,因此燃烧时不会产生以碳元素为主要成分的温室气体,至少在发动机中是如此。

  可是,只要氧化剂是空气而非纯氢气,那么燃烧氢就和燃烧化石燃料一样,会生成各种有害的氮氧化物。它们对空气质量的破坏程度甚至超过二氧化碳等温室气体。

  也正因为此,业内对改造内燃机、以氢为燃料的想法始终不大热情,即便这样的动力改造较之选用其他清洁能源更便宜。

  德国宝马汽车公司曾生产过几部氢动力超能汽车,结果证明它们并不比采用催化式排气净化器之前的老爷车更清洁。

  研究有待突破

  于是,业内转而关注燃料电池。

  燃料电池无需燃烧即可从氢中提取化学能源,其原理类似于电解的反向作用:通过电化处理将两种气体合成水,并产生电流。在这个过程中,燃料电池释放的物质只是水蒸汽和热量。目前最简易的燃料电池是质子交换膜,英文缩写为PEM.

  从本质上讲,燃料电池动力车是一种电动车,配有一个可充氢气的燃料箱,却没有笨重的电池,且功率比内燃机高3到4倍。它解决了长期困扰电池动力车的两大难题:续航里程有限和充电时间过长。

  最新数字显示,一箱氢气可供燃料电池动力车行驶480公里,而充满一箱氢气只需5分钟。和电池动力车一样,它被归为零排放汽车。

  燃料电池的另一诱人之处是成本持续降低。截至目前,业内已在锂电池技术研究上投入数十亿美元,却始终难有突破,成本一直保持在每千瓦2000美元左右。

  燃料电池一开始有过之而无不及。2007年,本田公司推出一款燃料电池动力汽车C larity,成本为每千瓦3500美元。难怪当年本田公司只生产了200台样车供公众尝新。

  但在过去几年里,生产商不断改进技术,如今已将成本降低到每千瓦1500美元;如果批量生产,有望降低到每千瓦不足50美元,与普通内燃机的消耗不相上下。

  阻碍燃料电池发展的另一瓶颈是催化剂。PE M中的电解质采用铂钯为催化剂,价格昂贵。如果能找到一种廉价的替代品,且电化效果不受氢燃料中的杂质影响,无疑将有助于燃料电池的大规模推广。有人用铁替代铂钯作为催化剂,虽然取得一些成果,但其活跃性仍不够理想。

  或许,还可以尝试提高铂钯本身的活跃性,以减少总体使用量,从而推动燃料电池走向市场。

  眼下,这些研究都在进行之中,有望在2020年前获得突破性进展。

  零排放:一个遥远的梦?

  不过,上述描述并不足以证明,那个充满诱惑的燃料电池动力时代即将到来。

  首先,氢燃料的供应是一个问题。目前,全美约有100家充氢站,其中只有十几家面向公众,其余全归行业、军方、政府机构和研究机构所有,仅供内部使用。

  美国加州政府已批准计划,在未来10年里斥资2000万美元建造100多座面向公众的充氢站。有人预计,如果在美国其他地区也铺设充氢站网点,至少需要200亿美元。另一研究显示,如果想让充氢站像汽油站一样密集,花费将达5000亿美元。

  另一个问题是氢的提取。目前主要通过天然气和水蒸汽来提取氢,这个过程不是特别环保。美国国家可再生能源实验室数据显示,科罗拉多一家联邦机构每生产1公斤氢,将产生11.9公斤二氧化碳。

  本田公司2007年推出的燃料电池动力汽车C larity每公斤氢可跑109公里,即每跑1公里将产生280克二氧化碳。

  相形之下,一辆烧柴油的小型大众汽车每公里产生232克二氧化碳,一辆汽油电力混合动力的丰田普锐斯每公里产生267克二氧化碳,都比Clarity环保。

  诚然,化石燃料在开采、炼制、运输过程中也产生二氧化碳,但在内燃机里燃烧碳氢化合物正变得越来越清洁,传统汽车排放物中的污染物质正稳步下降,这些进步都对所谓的零排放汽车形成压力。

  如要真正实现零排放,氢的获取必须采用昂贵的电解质进行水处理,而不是用廉价手段对天然气进行蒸汽转化。

  用于将水分解成氢和氧的电在生产过程中也要确保不产生温室气体。要满足这一要求,唯一的办法是严格仰仗风能、太阳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。

  由于缺少清洁电力,电动汽车和氢动力汽车最终可能成为比汽油、柴油动力汽车更严重的污染源。汽车生产商希望政策制定者们能认识到这一点,不要盲目推广所谓零排放汽车。

    ——本信息真实性未经中国配件网证实,仅供您参考