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科技专项----“氢能车”领跑新世纪

2019/10/16 13:57:012518

自19世纪末以来，人类最重要的交通工具之一——汽车，已走过百年风雨。而今，随着全球能源的日益紧缺和人们对环保要求的不断提高，世界各大汽车公司早已经开始在新动力汽车领域加大研发投入，纷纷推出具有先进技术的代表车型，其中涉及纯电池电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车以及以液化石油气、天然气为代表的清洁能源汽车。以新能源为代表的世界第三次汽车革命已经提前到来。　　 氢能登上世界能源舞台 氢能燃料电池车，称得上是新能源中最具“未来感”的技术。在不久的将来，氢能燃料电池汽车将有望驶入世博会，带领着人类驶进清洁能源时代。什么是氢能？氢能燃料电池的原理是什么？这种新能源燃料车有什么神通广大？围绕种种问题，我们从世博科技专项——“世博园区氢能燃料电池汽车运营规划研究”负责人余卓平那得到了解答。 “我们都做过电解水的实验，水电解后分解成氢气和氧气。而氢燃料电池发电的基本原理就是电解水的逆反应，燃料电池的产物是电和水。”余卓平表示，氢能是一种二次能源，它的来源广泛，可以通过煤、石油、天然气、甲醇重整制氢；可以利用可再生能源如太阳能、风能等发电，电解水制氢；还可以通过生物方法制氢。从某种意义上讲，氢是所有可再生能源的贮存载体，不存在枯竭问题，海洋、湖泊、江河就是人类的“氢矿”。国际能源界预测，21世纪人类社会将逐步告别化石能源时代进入氢能经济时代。余卓平也认为，如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源，其意义十分深远。

氢能燃料电池是目前利用氢能最重要的技术之一。燃料电池作为一种电化学反应装置，能够将贮存在燃料（氢）中的能量与氧化剂（空气）不通过燃料直接转化成电能，其能量转换效率高达50%以上。普通电池里装的是活性物质，一发电就消耗活性物质，当活性物质耗尽，电池就停止放电了。而燃料电池的活性物质在电池外面，其工作时间长短取决于携带氢气的多少，只要有足够的氢气和空气供给，就会不断发电。燃料电池可以作为各种“零排放”交通工具的动力源，也可作为移动式、分布式发电站。它将解决“能源”与“环保”这两大世界难题，对于人类社会可持续发展有着重要意义。作为新一代清洁汽车的代表，氢能燃料电池汽车也解决了汽车工业所面临的能源和污染问题，它已成为国际汽车巨头竞相抢占的战略制高点。

安亭加氢站

氢能燃料电池汽车大展身手 上海世博会正一步步向我们走来，人类将看到高科技成果展示的精彩汇集。在各类未来型的、节能的、清洁能源交通工具中，氢能燃料电池汽车将可能大展身手，成为一道亮丽的风景线。也许有一天，它们会在世博园区内亮相，有的可能运营在园区内主要公交线路上，作为接驳车接送着参观者，有的可成为贵宾车队中的一份子，还有的则会往返穿梭于场馆间，带着参观者们一路观光?? 这些氢燃料电池车看似和传统车没有区别，但同传统车相比，它们可是一种真正实现“零排放”的交通工具。它们“喝”的是氢气，唯一排放的是纯净水，水又是制氢的原料，整个过程是循环和清洁的，在工作过程中不涉及燃烧，无机械损耗，比蒸汽机、内燃机等能量转换效率高得多。实验证明，汽油车效率从油箱到车轮为16％，而氢燃料电池汽车为60％，效率提高近4倍。并且，燃料电池车在整车操控性能、行驶性能等方面已非常接近传统车，它们甚至很少需要维修，因为氢气里没有腐蚀性的杂质，也不存在碳阻塞燃烧室。

就目前来看，集诸多优点于一身的氢能燃料电池汽车是否就完美无缺？原本大家心有余悸的易爆炸的氢气，是否就绝对安全？氢能燃料电池汽车走出实验室开上马路，到哪儿能方便加氢？这些都是燃料电池汽车实现真正产业化、市场化至关重要的问题。余卓平就目前氢能燃料电池车的发展前景做了客观评述，他表示，如果使用得当、技术过硬，氢气会比汽油更安全，这也是经过国际氢能协会认证了的。目前，通过专家团队一步步的科技攻关，氢能燃料电池汽车在寿命以及耐久性方面将更上一层楼，成本也将逐渐降低。普通市民实现拥有或乘坐燃料电池车的梦，已不再遥远。至于固定加氢点，除了上海首座加氢站——安亭加氢站之外，专家建议可考虑在上海世博会园区周边建设加氢站，构成小型加氢站网络，以满足氢能燃料电池汽车的需要。

氢燃料电池车

形象、直观演绎世博会主题 “能源需求越来越大，能源储量却捉襟见肘。人类对化石燃料的依赖已经使能源安全受到威胁。化石能源消耗造成环境严重污染，可持续发展的压力也越来越大。”专家团队期望氢能产业可以全面推广，它带给世界的将不仅是环境的变化，还将是对整个人类的一些价值观念、生活方式的改变。人类将摆脱天然化石的限制，使用可再生资源，氢能经济正是建立在循环再生的基础上的一种模式。上海世博会以“城市，让生活更美好”为主题，汽车与城市生活的和谐，也将是上海世博会关注的重要方面。在上海世博会期间，为改善游客游览和观光环境，体现世博会主题和实现“和谐城市”的目标，氢能燃料电池汽车若能以其“绿色环保、科技创新、燃料节能”的特性在世博园区内展示、示范和应用，不仅是对国内燃料电池汽车技术的一次考验，也将能形象、直观地演绎世博会主题。

“中国汽车产业需要自主产品，在技术上摆脱简单消化技术的窘境而站在世界的前列，这必须要有原创性，要取得关键技术上的突破。”目前专家团队对燃料电池汽车技术还处于进一步的研究、开发和示范运行阶段，在车辆系统技术、车辆储氢、制造成本、运行经验、标准和法规等方面，还有一些问题需要系统地考虑和解决。他们深信，新能源汽车将是未来汽车发展的方向，通过进一步地掌握核心技术，在“美好的城市生活”之外，他们还期待着中国汽车产业也有一个美好的未来。　