(三)有关氢燃料的几点简单说明
早在1839年, William Robent Grove
爵士通过将水的电解过程逆转而发现了燃料电池的原理。
他能够从氢气和氧气中获取电能。但是由于氢气不能从自然界直接得到, 所以燃料电池的发展就一直停滞不前。直到20
世纪60年代,宇宙飞行的发展, 才使燃料电池技术重又提到议事日程上来。出于对能保护环境的能源供应的需求,
激发了人们对燃料电池技术的兴趣。而作为另一条道路的氢燃料电池之所以目前看起来和氢内燃机的市场前景比暂时有一定的劣势,有主要以下几点的原因(1)
燃料电池汽车的质子交换膜的价格不菲, 冷燃烧的发生环境是非常“昂贵”的。质子交换膜, 这种特殊材料的价格高于500
美元/kW。虽然说大批量生产这种特殊材料成本会有所降低, 但是价格上的缺点还是可能使燃料电池汽车比同级别的化石燃料汽车要贵1 倍以上。(2) 催化剂铂(Pt)
价格十分昂贵。其价格大约是黄金的两倍。这又使燃料电池的造价问题进一步加深。(3)
燃料电池汽车的动力总成与普通内燃机汽车的动力总成完全不一致。那么如果要广泛地推行燃料电池汽车,
现有的活塞式发动机的汽车就要完全淘汰。而这次“革命”的代价是相当沉重(4) 燃料电池还有一个非技术性的缺点,
该缺点也是最不好解决的。采用燃料电池的汽车加速性能比起普通活塞式发动机还有很大差距。虽然燃料电池可在1s
之内迅速提供满负荷动力,但是其只能在几秒钟内承受短时过负荷。这样一来燃料电池的汽车的加速性能就比普通汽车有明显降低。
(四)通用汽车的氢燃料电池推广
从目前的形势看,德国汽车界走的是清洁柴油机路线,日本走的是混合动力的现实主义路线,而以通用汽车为首的美国三大车商显示却毅然直接选择了终极发展目标氢燃料电池,这不能不让人佩服其胆略!从上个世纪1964年进行第一个燃料电池实验,68年生产出第一辆可使用的燃料电池车开始,到去年11月的通用汽车中国之行的“通用汽车2006能源动力高新科技全球巡展”,通用使劲浑身解数展示其在燃料电池道路上的坚定决心和强大的研发能力。在中国行活动中最为引人注目的是通用带来的雪佛兰Sequel
氢燃料电池车。它于11月6日在上海成功进行了首次在美国本土以外的试乘试驾活动。相比2005年在上海车展曾经展出的Sequel概念车,通用公司使氢燃料电池车迈出了从概念车向可量产车型的重要一步。雪佛兰Sequel融合了当今所有最先进的汽车技术,包括燃料电池、电驱动、先进的安全性和线控技术。与上一代的燃料电池动力系统相比,雪佛兰Sequel
的燃料电池更简单,效率更高,它的功率增加了25%,续驶里程达到空前的480公里,从静止加速至100公里/小时不到10秒。而所有的排放仅仅是水蒸汽。而开发的第四代燃料电池系统,将被用于一百多辆雪佛兰Equinox燃料电池汽车,并于2007年秋季交付北美消费者使用,然后推广到全球。
而为这一次4月的上海车展,通用汽车准备带来了雪佛兰Volt概念车,其采用了通用汽车最新研发的E-Flex
动力推进系统。它代表了这个全球最大汽车制造商在电力驱动汽车以及燃料电池技术的研发上的最新成果。首先,E-Flex动力推进系统的出现,意味着用户不必再只依赖加油站。在美国的实验中,通过E-Flex动力推进系统,雪佛兰Volt
在110
伏电源上充电约六小时即可充满锂电池,而使用220伏电源充电的话,所需的时间更短。使用纯电动模式可在城市道路上行驶约64公里。这就是说如果你的住所到工作地点的往返距离在这个数字以内,且每晚回家后或白天工作期间进行充电,加油站就没有了存在的必要。当雪佛兰Volt内置电池组中的电能耗尽后,
E-Flex动力推进系统可以将汽油、乙醇、生物柴油、氢气等能源转化成电能,从而为车辆的行驶确保有足够的电力驱动能力。根据实验数据,如果使用汽油内燃机,通过能源转换后,Volt的最大续航能力超过1000公里,每升汽油可以使汽车行驶17公里,超过传统汽车的两倍。其可观的节能前景在如今能源短缺的大环境下,尤其令人刮目相看。其次,E-flex动力推进系统可灵活适应多种能源,
E-Flex系统可以从汽油、乙醇、生物柴油或氢气中获得电能,可以根据客户的不同需求,定制推进系统,以满足特殊的要求和特定市场的基础设施。例如在上海的消费者或许会利用太阳获取氢,最终转化为电能驱动汽车。”
(五)燃料电池以及氢内燃机
燃料电池以及氢内燃机都共同存在的一个劣势就是储运问题。氢的沸点为- 253℃, 常温下是气态,
所以贮运性能差。目前的存储方式有物理方式和化学方式两种。物理方式有两种: 一是液态氢法, 此法的能量密度最大, 液态氢气可在汽化后供给发动机, 其困难是,
保持液态氢容器处于- 253℃以下是一项难度极大的绝热保温技术, 将氢气(H2) 吸出来则又需很高的低温工程技术;
二是以高压方式(2000~3000kPa)储存于金属容器中, 即高压气瓶法, 此法的能量密度小, 贮氢量少。化学方式即所谓贮氢合金法, 这种方法的安全性好,
但贮运能力较小,100kg 合金的贮氢能力不到2kg。其次是制取困难, 理论上可从水、煤、天然气等原料中制取氢。但到目前为止, 制取氢的成本及消耗的能量很高,
还不能大量生产作为内燃机的燃料。此外, 因为氢的理论体积混合气热值比汽油小, 在其他条件相同时, 升功率下降约10%。由此可见,
必须解决贮存运输困难和生产成本高的问题才能使氢燃料走向实用。从长远的角度来看, 氢的两种发动机中还是燃料电池的要更加有前景一些。但是由于氢内燃机自身的特性,
其克服了很多氢氧燃料电池的一些缺点和暂时无法解决的问。氢内燃机作为一种过渡产品在最近几十年内是一个相当可行的方案。而且在一些特殊的情况下, 例如汽车比赛中,
还是氢内燃机更加适合一些。
(责任编辑:韩哲)