提取能源成本过高 清洁能源车并“清洁”

在2013年洛杉矶和东京举行的车展上，三家汽车制造商本田、现代和丰田表示，氢燃料汽车预计将于2014年春季问世。这种以前只存在于汽车工程师聊天中的未来燃料，似乎离我们不远了。

氢燃料不同于汽油、柴油、煤油和天然气等传统碳氢化合物燃料，由于不含碳成分而备受关注。因此，氢燃料燃烧后不会产生含碳的温室气体，至少不会直接在汽车发动机中产生。然而，如果氢燃料在大气中燃烧而不是纯氧，就会产生有的氮氧化物。这是一种比二氧化碳更具破坏性的温室气体，对环境的危害更大。

有鉴于此，在没有燃烧过程的情况下从氢气中提取化学能的燃料电池进入了汽车工程师的视野。燃料电池的工作原理是反向电解。通常，电解使用电将水分解为氢气和氧气，相反，混合的氢气和氧气通过电化学反应生成水，从而产生电流。因此，燃料电池的排放物只有水蒸气和热量。

以最简单的质子交换膜燃料电池为例。在正极和负极之间使用涂有铂和钯催化剂的聚合物膜作为电解质。燃料箱中的氢气被泵送到电池的正极，负极被从空气中提取的氧气包围。

由于PEM电池只能产生小于1伏的电压，因此有必要制作像切片面包一样的电池组件来产生有效电压。

数据表明，燃料电池组的效率可以达到内燃机的3-4倍。更重要的是，使用这种燃料电池的主要对象是电动汽车，避免了在车身上安装笨重的电池，从而解决了电动汽车的两大缺陷：行驶距离短；

充电时间长。

汽车中最新的燃料电池，一箱氢气可以保证汽车行驶300英里（约480公里），只需5分钟即可补充油箱中的水分。值得注意的是，与传统电动汽车一样，燃料电池汽车也是零排放汽车。

燃料电池的另一个优点是其成本降低的速度。锂离子技术，一种目前已经花费数十亿美元的可充电电池，在短期内似乎没有太大进展，其发电成本高达2000美元/千瓦。燃料电池在这方面具有巨大的潜力和优势。

然而，PEM广泛应用的障碍是电解质的高成本，但如果我们能找到其他廉价、可与铂钯电解质媲美、不易被氢气中的杂质（如二氧化碳）污染的替代品，那么这个问题就会得到解决。

此外，氢气的供应也是一个难题。目前，美国大约有100个氢能供应站，但其中大部分是供工厂、军队、政府部门和研究机构私人使用的，很少向公众开放。尽管加州计划在未来十年花费2000万美元建造100个加氢站，但据估计，在全国范围内建造新的加氢站将花费200亿美元。

氢能汽车

再往上游看，目前工业氢能（用于提炼原材料）来自蒸汽处理天然气。这个过程不干净。根据国家可再生能源实验室的数据，科罗拉多州的联邦研究所通过蒸汽生产1公斤氢气时，会产生11.9公斤二氧化碳。以本田Clarity为例，其驾驶能力为68英里/公斤氢气，这意味着175克/英里的二氧化碳废气将排放到大气中。

相比之下，大众的小型柴油车排放量为145克/英里，丰田普锐斯油电两用车排放量则为167克/英里。

我们是否可以认为，尽管化石燃料在开采和提炼后会释放碳排放，但内燃机中高质量碳氢化合物的燃烧过程正日益清洁。就能源转化为动力的整个过程而言，传统汽车的排放量正在稳步下降，那么所谓的零排放汽车会被淘汰吗？

为了实现零排放的目标，必须通过清洁但成本高的电解水工艺提取氢气，而不是廉价但污染严重的天然气蒸汽方法。此外，通过电力将水分解为氢气和氧气本身不会产生温室气体。唯一可行的方法是完全依赖风能和太阳能等可再生能源，或者水电和核能。

然而，可再生能源的规模化生产还有很长的路要走。水电站价格昂贵，核能只能在未来得到进一步发展。

如果没有清洁的电能，被迫生产的零排放电动汽车和氢动力汽车可能比普通燃料汽车污染更严重。如果没有政府的支持，每售出一辆零排放汽车都可能亏损。然而，将成本转嫁给消费者无疑是饮止渴，不利于长远发展。

第一电气网（www.d1ev.com）声明：以上消息转载自合作媒体，转载此消息是为了传播更多信息，并不意味着此消息代表第一电气网的立场或同意其观点、立场或描述。在2013年洛杉矶和东京举行的车展上，三家汽车制造商本田、现代和丰田表示，氢燃料汽车预计将于2014年春季问世。这种以前只存在于汽车工程师聊天中的未来燃料，似乎离我们不远了。

氢燃料不同于汽油、柴油、煤油和天然气等传统碳氢化合物燃料，由于不含碳成分而备受关注。因此，氢燃料燃烧后不会产生含碳的温室气体，至少不会直接在汽车发动机中产生。然而，如果氢燃料在大气中燃烧而不是纯氧，就会产生有的氮氧化物。这是一种比二氧化碳更具破坏性的温室气体，对环境的危害更大。

有鉴于此，从氢气中提取化学能而不燃烧的燃料电池……

过程进入了汽车工程师的视野。燃料电池的工作原理是反向电解。通常，电解使用电将水分解为氢气和氧气，相反，混合的氢气和氧气通过电化学反应生成水，从而产生电流。因此，燃料电池的排放物只有水蒸气和热量。

以最简单的质子交换膜燃料电池为例。在正极和负极之间使用涂有铂和钯催化剂的聚合物膜作为电解质。燃料箱中的氢气被泵送到电池的正极，负极被从空气中提取的氧气包围。

由于PEM电池只能产生小于1伏的电压，因此有必要制作像切片面包一样的电池组件来产生有效电压。

数据表明，燃料电池组的效率可以达到内燃机的3-4倍。更重要的是，使用这种燃料电池的主要对象是电动汽车，避免了在车身上安装笨重的电池，从而解决了电动汽车的两大缺陷：行驶距离短；

充电时间长。

汽车中最新的燃料电池，一箱氢气可以保证汽车行驶300英里（约480公里），只需5分钟即可补充油箱中的水分。值得注意的是，与传统电动汽车一样，燃料电池汽车也是零排放汽车。

燃料电池的另一个优点是其成本降低的速度。锂离子技术，一种目前已经花费数十亿美元的可充电电池，在短期内似乎没有太大进展，其发电成本高达2000美元/千瓦。燃料电池在这方面具有巨大的潜力和优势。

然而，PEM广泛应用的障碍是电解质的高成本，但如果我们能找到其他廉价、可与铂钯电解质媲美、不易被氢气中的杂质（如二氧化碳）污染的替代品，那么这个问题就会得到解决。

此外，氢气的供应也是一个难题。目前，美国大约有100个氢能供应站，但其中大部分是供工厂、军队、政府部门和研究机构私人使用的，很少向公众开放。尽管加州计划在未来十年花费2000万美元建造100个加氢站，但据估计，在全国范围内建造新的加氢站将花费200亿美元。

氢能汽车

再往上游看，目前工业氢能（用于提炼原材料）来自蒸汽处理天然气。这个过程不干净。根据国家可再生能源实验室的数据，科罗拉多州的联邦研究所通过蒸汽生产1公斤氢气时，会产生11.9公斤二氧化碳。以本田Clarity为例，其驾驶能力为68英里/公斤氢气，这意味着175克/英里的二氧化碳废气将排放到大气中。

相比之下，大众的小型柴油车排放量为145克/英里，丰田普锐斯油电两用车排放量则为167克/英里。

我们是否可以认为，尽管化石燃料在开采和提炼后会释放碳排放，但内燃机中高质量碳氢化合物的燃烧过程正日益清洁。就能源转化为动力的整个过程而言，传统汽车的排放量正在稳步下降，那么所谓的零排放汽车会被淘汰吗？

为了实现零排放的目标，必须通过清洁但成本高的电解水工艺提取氢气，而不是廉价但污染严重的天然气蒸汽方法。此外，通过电力将水分解为氢气和氧气本身不会产生温室气体。唯一可行的方法是完全依赖风能和太阳能等可再生能源，或者水电和核能。

然而，可再生能源的规模化生产还有很长的路要走。水电站价格昂贵，核能只能在未来得到进一步发展。

如果没有清洁的电能，被迫生产的零排放电动汽车和氢动力汽车可能比普通燃料汽车污染更严重。如果没有政府的支持，每售出一辆零排放汽车都可能亏损。然而，将成本转嫁给消费者无疑是饮止渴，不利于长远发展。

第一电气网（www.d1ev.com）声明：以上消息转载自合作媒体，转载此消息是为了传播更多信息，并不意味着此消息代表第一电气网的立场或同意其观点、立场或描述。

标签：本田丰田大众现代

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