毋庸置疑，新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)成為未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，而關(guān)于電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車到底哪一種才是未來(lái)的主流，一直都存在爭(zhēng)論。今天，咱們就來(lái)聊聊未來(lái)新能源發(fā)展方向之一的氫燃料電池。

 

 

氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過陽(yáng)極向外擴(kuò)散，并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出的電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上氫燃料電池車無(wú)需充電，只需要?dú)錃狻４騻€(gè)比方說，純電動(dòng)車的電池就像儲(chǔ)電站，而氫燃料電池就像發(fā)電站。

 

 

氫燃料電池電動(dòng)車能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行平穩(wěn)，最大的優(yōu)勢(shì)則在于沒有污染物排放。目前量產(chǎn)的氫燃料電池車型的加氫時(shí)間都在3-7min左右。這和燃油汽車加油加氣的時(shí)間沒有差別。

 

 

是什么限制了氫燃料電池的發(fā)展?

 

 

既然氫燃料電池車在環(huán)保方面表現(xiàn)如此出色，為什么目前在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)占有率如此低下呢?問題主要出在氫的制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存上。目前除了制造環(huán)節(jié)發(fā)展較為成熟外，其他部分都還有不少問題亟待解決。

 

 

首先，制造出氫氣勢(shì)必要用容器進(jìn)行儲(chǔ)存，而氣態(tài)儲(chǔ)氫需要使用高壓氣罐將氫氣壓縮、儲(chǔ)存到碳纖維包裹的鋁制氣瓶中，氣體壓力可高達(dá)700個(gè)大氣壓，氣態(tài)儲(chǔ)氫存在儲(chǔ)氫量小、安全性差等缺點(diǎn)；而液態(tài)儲(chǔ)氫在氫氣液化過程中需要消耗大量的壓縮功，能耗較高，對(duì)容器的絕熱性能要求也較高。

 

 

其次，在運(yùn)輸過程中，由于氫氣的易燃易爆特性，增加加氫站時(shí)需要專門鋪設(shè)新的管道。這也就意味著想要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車的普及，還需要建立一整套配套設(shè)施。前期投資成本過高，再加上我國(guó)現(xiàn)階段氫燃料相關(guān)配套設(shè)施尚不完善，造成了氫燃料電池車推廣力度不足的現(xiàn)狀。

 

 

利用甲醇高效儲(chǔ)氫

 

 

上文中已提到儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)是限制氫燃料電池推廣的關(guān)鍵因素，氣液儲(chǔ)氫兩種方式顯然都無(wú)法滿足車載用能源動(dòng)力的要求。用液態(tài)甲醇儲(chǔ)氫則是一種較為理想的儲(chǔ)氫方式。

 

 

多年來(lái)，很多科學(xué)家、工程技術(shù)人員都在研究?jī)?chǔ)氫，為此可謂是絞盡腦汁。隨著用氫思路逐步轉(zhuǎn)變，向華博士和他的團(tuán)隊(duì)決定繞道而行，提倡和踐行甲醇與水合在一起即可得到人們所需氫氣的“動(dòng)氫”能源理念，引領(lǐng)社會(huì)走進(jìn)了一個(gè)全新的充滿著波折和驚喜的“氫能時(shí)代”。通過便攜式的可移動(dòng)‘動(dòng)氫機(jī)’，實(shí)現(xiàn)氫能的即產(chǎn)即用，讓難以儲(chǔ)運(yùn)的氫能隨時(shí)隨地動(dòng)起來(lái)。如此一來(lái)，氫的使用成本降低，能量密度提高，也更加安全可靠。如今，在“動(dòng)氫機(jī)”的技術(shù)基礎(chǔ)上，向華博士和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開出發(fā)制氫和發(fā)電一體機(jī)，并將團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的設(shè)備統(tǒng)稱之為“水氫機(jī)”。

 

 

 

水氫機(jī)是以甲醇和水的混合液作為原料，將其氣化—催化整合—純化從而產(chǎn)生高純度氫氣再利用氫氣發(fā)電的一種新能源發(fā)電設(shè)備。這種設(shè)備具有便攜可移動(dòng)、原料來(lái)源廣、氫氣即產(chǎn)即用的特點(diǎn)。水氫技術(shù)不但解決了氫氣的儲(chǔ)運(yùn)難題，還將氫氣的使用成本大大降低。與傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)相比，水氫機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率約70%，是傳統(tǒng)汽油和柴油發(fā)電機(jī)的2倍以上，而且發(fā)電成本僅為后者的1/3，并且維護(hù)頻率低，污染程度極低。

 

 

水氫機(jī)已經(jīng)是成熟的發(fā)電裝置，占地面積小，操作安全可靠，無(wú)污染。甲醇可以來(lái)源廣泛，便于儲(chǔ)存、容易運(yùn)輸，是氫燃料電池汽車氫源的理想選擇。以目前甲醇市場(chǎng)價(jià)格（2元/升）計(jì)算，采用此技術(shù)路徑儲(chǔ)放氫氣，氫燃料電池汽車每百公里燃料價(jià)格僅需約16元，而加50升水氫原料可供家用小轎車行駛約500公里。該研究技術(shù)構(gòu)建了新的化學(xué)高效儲(chǔ)放氫體系，為燃料電池的原位供氫提供了新思路，并有望作為下一代高效儲(chǔ)放氫新體系得到應(yīng)用。