提取能源成本過高 清潔能源車并“清潔”

在2013年洛杉磯和東京舉行的車展上，三家汽車制造商本田、現代和豐田表示，氫燃料汽車預計將于2014年春季問世。這種以前只存在于汽車工程師聊天中的未來燃料，似乎離我們不遠了。

氫燃料不同于汽油、柴油、煤油和天然氣等傳統碳氫化合物燃料，由于不含碳成分而備受關注。因此，氫燃料燃燒后不會產生含碳的溫室氣體，至少不會直接在汽車發動機中產生。然而，如果氫燃料在大氣中燃燒而不是純氧，就會產生有的氮氧化物。這是一種比二氧化碳更具破壞性的溫室氣體，對環境的危害更大。

有鑒于此，在沒有燃燒過程的情況下從氫氣中提取化學能的燃料電池進入了汽車工程師的視野。燃料電池的工作原理是反向電解。通常，電解使用電將水分解為氫氣和氧氣，相反，混合的氫氣和氧氣通過電化學反應生成水，從而產生電流。因此，燃料電池的排放物只有水蒸氣和熱量。

以最簡單的質子交換膜燃料電池為例。在正極和負極之間使用涂有鉑和鈀催化劑的聚合物膜作為電解質。燃料箱中的氫氣被泵送到電池的正極，負極被從空氣中提取的氧氣包圍。

由于PEM電池只能產生小于1伏的電壓，因此有必要制作像切片面包一樣的電池組件來產生有效電壓。

數據表明，燃料電池組的效率可以達到內燃機的3-4倍。更重要的是，使用這種燃料電池的主要對象是電動汽車，避免了在車身上安裝笨重的電池，從而解決了電動汽車的兩大缺陷：行駛距離短；

充電時間長。

汽車中最新的燃料電池，一箱氫氣可以保證汽車行駛300英里（約480公里），只需5分鐘即可補充油箱中的水分。值得注意的是，與傳統電動汽車一樣，燃料電池汽車也是零排放汽車。

燃料電池的另一個優點是其成本降低的速度。鋰離子技術，一種目前已經花費數十億美元的可充電電池，在短期內似乎沒有太大進展，其發電成本高達2000美元/千瓦。燃料電池在這方面具有巨大的潛力和優勢。

然而，PEM廣泛應用的障礙是電解質的高成本，但如果我們能找到其他廉價、可與鉑鈀電解質媲美、不易被氫氣中的雜質（如二氧化碳）污染的替代品，那么這個問題就會得到解決。

此外，氫氣的供應也是一個難題。目前，美國大約有100個氫能供應站，但其中大部分是供工廠、軍隊、政府部門和研究機構私人使用的，很少向公眾開放。盡管加州計劃在未來十年花費2000萬美元建造100個加氫站，但據估計，在全國范圍內建造新的加氫站將花費200億美元。

氫能汽車

再往上游看，目前工業氫能（用于提煉原材料）來自蒸汽處理天然氣。這個過程不干凈。根據國家可再生能源實驗室的數據，科羅拉多州的聯邦研究所通過蒸汽生產1公斤氫氣時，會產生11.9公斤二氧化碳。以本田Clarity為例，其駕駛能力為68英里/公斤氫氣，這意味著175克/英里的二氧化碳廢氣將排放到大氣中。

相比之下，大眾的小型柴油車排放量為145克/英里，豐田普銳斯油電兩用車排放量則為167克/英里。

我們是否可以認為，盡管化石燃料在開采和提煉后會釋放碳排放，但內燃機中高質量碳氫化合物的燃燒過程正日益清潔。就能源轉化為動力的整個過程而言，傳統汽車的排放量正在穩步下降，那么所謂的零排放汽車會被淘汰嗎？

為了實現零排放的目標，必須通過清潔但成本高的電解水工藝提取氫氣，而不是廉價但污染嚴重的天然氣蒸汽方法。此外，通過電力將水分解為氫氣和氧氣本身不會產生溫室氣體。唯一可行的方法是完全依賴風能和太陽能等可再生能源，或者水電和核能。

然而，可再生能源的規模化生產還有很長的路要走。水電站價格昂貴，核能只能在未來得到進一步發展。

如果沒有清潔的電能，被迫生產的零排放電動汽車和氫動力汽車可能比普通燃料汽車污染更嚴重。如果沒有政府的支持，每售出一輛零排放汽車都可能虧損。然而，將成本轉嫁給消費者無疑是飲止渴，不利于長遠發展。

第一電氣網（www.d1ev.com）聲明：以上消息轉載自合作媒體，轉載此消息是為了傳播更多信息，并不意味著此消息代表第一電氣網的立場或同意其觀點、立場或描述。在2013年洛杉磯和東京舉行的車展上，三家汽車制造商本田、現代和豐田表示，氫燃料汽車預計將于2014年春季問世。這種以前只存在于汽車工程師聊天中的未來燃料，似乎離我們不遠了。

氫燃料不同于汽油、柴油、煤油和天然氣等傳統碳氫化合物燃料，由于不含碳成分而備受關注。因此，氫燃料燃燒后不會產生含碳的溫室氣體，至少不會直接在汽車發動機中產生。然而，如果氫燃料在大氣中燃燒而不是純氧，就會產生有的氮氧化物。這是一種比二氧化碳更具破壞性的溫室氣體，對環境的危害更大。

有鑒于此，從氫氣中提取化學能而不燃燒的燃料電池……

過程進入了汽車工程師的視野。燃料電池的工作原理是反向電解。通常，電解使用電將水分解為氫氣和氧氣，相反，混合的氫氣和氧氣通過電化學反應生成水，從而產生電流。因此，燃料電池的排放物只有水蒸氣和熱量。

以最簡單的質子交換膜燃料電池為例。在正極和負極之間使用涂有鉑和鈀催化劑的聚合物膜作為電解質。燃料箱中的氫氣被泵送到電池的正極，負極被從空氣中提取的氧氣包圍。

由于PEM電池只能產生小于1伏的電壓，因此有必要制作像切片面包一樣的電池組件來產生有效電壓。

數據表明，燃料電池組的效率可以達到內燃機的3-4倍。更重要的是，使用這種燃料電池的主要對象是電動汽車，避免了在車身上安裝笨重的電池，從而解決了電動汽車的兩大缺陷：行駛距離短；

充電時間長。

汽車中最新的燃料電池，一箱氫氣可以保證汽車行駛300英里（約480公里），只需5分鐘即可補充油箱中的水分。值得注意的是，與傳統電動汽車一樣，燃料電池汽車也是零排放汽車。

燃料電池的另一個優點是其成本降低的速度。鋰離子技術，一種目前已經花費數十億美元的可充電電池，在短期內似乎沒有太大進展，其發電成本高達2000美元/千瓦。燃料電池在這方面具有巨大的潛力和優勢。

然而，PEM廣泛應用的障礙是電解質的高成本，但如果我們能找到其他廉價、可與鉑鈀電解質媲美、不易被氫氣中的雜質（如二氧化碳）污染的替代品，那么這個問題就會得到解決。

此外，氫氣的供應也是一個難題。目前，美國大約有100個氫能供應站，但其中大部分是供工廠、軍隊、政府部門和研究機構私人使用的，很少向公眾開放。盡管加州計劃在未來十年花費2000萬美元建造100個加氫站，但據估計，在全國范圍內建造新的加氫站將花費200億美元。

氫能汽車

再往上游看，目前工業氫能（用于提煉原材料）來自蒸汽處理天然氣。這個過程不干凈。根據國家可再生能源實驗室的數據，科羅拉多州的聯邦研究所通過蒸汽生產1公斤氫氣時，會產生11.9公斤二氧化碳。以本田Clarity為例，其駕駛能力為68英里/公斤氫氣，這意味著175克/英里的二氧化碳廢氣將排放到大氣中。

相比之下，大眾的小型柴油車排放量為145克/英里，豐田普銳斯油電兩用車排放量則為167克/英里。

我們是否可以認為，盡管化石燃料在開采和提煉后會釋放碳排放，但內燃機中高質量碳氫化合物的燃燒過程正日益清潔。就能源轉化為動力的整個過程而言，傳統汽車的排放量正在穩步下降，那么所謂的零排放汽車會被淘汰嗎？

為了實現零排放的目標，必須通過清潔但成本高的電解水工藝提取氫氣，而不是廉價但污染嚴重的天然氣蒸汽方法。此外，通過電力將水分解為氫氣和氧氣本身不會產生溫室氣體。唯一可行的方法是完全依賴風能和太陽能等可再生能源，或者水電和核能。

然而，可再生能源的規模化生產還有很長的路要走。水電站價格昂貴，核能只能在未來得到進一步發展。

如果沒有清潔的電能，被迫生產的零排放電動汽車和氫動力汽車可能比普通燃料汽車污染更嚴重。如果沒有政府的支持，每售出一輛零排放汽車都可能虧損。然而，將成本轉嫁給消費者無疑是飲止渴，不利于長遠發展。

第一電氣網（www.d1ev.com）聲明：以上消息轉載自合作媒體，轉載此消息是為了傳播更多信息，并不意味著此消息代表第一電氣網的立場或同意其觀點、立場或描述。

標簽：本田豐田大眾現代

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