氫之所以現在無法成為完美的燃料,主要就是因為制氫的復雜。但是,把天然氣轉化成氫和二氧化碳依然要比在內燃機中燃燒汽油要環保。

氫動力汽車來了 但它尚不屬于現在這個時代

隨著本田Clarity的上市,如今市場在售的氫動力汽車已經達到了3款——其余兩款是現代ix35和豐田Mirai。與此同時,正在研發氫動力汽車的廠商也有10余家之多。

氫動力汽車的優缺點都非常明顯。從好的一面看,它和電動汽車一樣環保,同時又不會讓駕駛者產生里程焦慮,因為你可以給汽車補充更多的氫燃料。但是,加氫站的數量目前還非常有限,獲取氫燃料的方式也很難說得上足夠環保和效率。

就像其他任何一種新技術,消費者在面對氫動力汽車時所展現出的顧慮也是何以理解的。畢竟當第一個吃螃蟹的人總是需要勇氣的,而這種動力源未來是否能普及還是個未知數。如果你對這種新興的車型還缺乏了解,本文應該能提供你需要的基本知識。

氫燃料電池是如何工作的

氫燃料電池是一部簡單的機器,它的技術核心是內部的質子交換膜。薄膜的一側是純氫,另一側是普通空氣(80%的氮氣,20%的氧氣,還有微量的其他物質)。由于氫原子和氧原子極易結合(2個氫原子和1個氧原子總是會結合并產生1個水分子),因此這個質子交換膜的存在是非常關鍵的。

質子交換膜允許氫原子通過來和氧原子結合,前提是它必須放棄自己的電子。在這個過程當中,電子會順著電池側壁的金屬(油鉑金等高度導電的材料制成)回到氫原子當中,從而產生我們可以使用的電流。由于氫原子和氧原子的結合只會產生一些水分子,因此這個過程所產生的電能是無污染的。

制氫難題

由于氫氧之間這種如膠似漆的關系,我們的大氣中是不存在純氫的,它們都被轉化成了水覆蓋在地球上。因此想要獲得氫動力,我們需要先把氫放進燃料電池當中。

獲取氫的方式有很多,它們有難有易。在19世紀,人們會把鐵屑放進硫酸桶當中來產生氫氣,然后通過管道把氫氣導入氣球使其升空。這種方式雖然可行,但無法進行大規模應用,而且還會產生有毒廢料。

你也可以使用電解來拆分水分子,以獲得純氫和純氧。但由于熱力學定律的存在,你能從氫中重新獲得的電力實際上要低于拆分水分子所消耗的電力。此外,火力發電仍是目前最普及的發電方式,這種方式也并不環保。

第三種方式同樣也很麻煩。你需要對天然氣進行重組,打破其烴分子來釋放氫。但這種方式依然需要依賴于火電,且拆分氫的同時還會產生二氧化碳。

此外,研究者目前還在研究利用藻類光合作用制氫的可行性。雖然這種方式是否能夠大規模應用仍是個未知數,但它起碼要比某些方式更環保。

優秀的燃料

氫之所以現在無法成為完美的燃料,主要就是因為制氫的復雜。但是,把天然氣轉化成氫和二氧化碳依然要比在內燃機中燃燒汽油要環保。

隨著太陽能發電能力的增長,我們也可以使用太陽能所產生的電力來制氫。這個陽光-電-氫-電的過程依然存在熱力學損失,但陽光起碼是取之不盡用之不竭的,這種方式也不會產生溫室氣體。當然,制作太陽能電池板也存在著自己的困難。

氫雖然并不完美,但它依然是一種相當優秀的燃料。

更加普及

如果你居住在洛杉磯或舊金山灣區以外的地方,那這一切對你而言依然是紙上談兵。目前,全美絕大多數的氫燃料基礎設施都在加州,且數量也并不多。

在北加州,灣區一共有6個加氫站;而在南加州洛杉磯區域,目前有16個加氫站可用。此外,加州今年還將開設至少20座加氫站,不過它們依然全部位于灣區和洛杉磯。因此至少在這些地區,使用氫動力汽車將變得更加方便。

為什么說未來會有更多氫動力汽車問世

想要真正了解氫動力汽車,你必須把它放在電動汽車這個更大的背景下。

替代燃料的基本準則是沒有一種解決方案是通用的。在可預見的未來,電動汽車的充電時間依然會很長,廉價車型的續航里程也會很有限。混合動力甚至插電式混合動力汽車依然需要在某種程度上使用化石燃料,但你可以獲得更長的續航里程,加油也很方便。氫動力汽車則填補了這兩種汽車之間的空缺,它像電動汽車一樣是零排放的,你同時也能像燃油汽車一樣給它加氫。

在這個背景之下,氫動力汽車顯然是有自己的一席之地的。

[責任編輯:趙卓然]

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