孔建設/文
從全球主要廠家的研發投入來看,不同類型的新能源汽車目前的發展勢頭嚴重冷熱不均。電動汽車(在本文中指依賴充電電池提供驅動力的純電動和混動汽車)可謂是一枝獨秀,迎來了一個大干快上、熱火朝天的局面;當前的底特律車展和去年的法蘭克福車展都是明證。而其他種類的新能源汽車,如以生物燃料(biofuels)、太陽能、氫能、天然氣、壓縮空氣等為動能的汽車,卻面臨諸多廠家的冷場。后者中最顯眼的應該是曾被廣泛寄予厚望的氫燃料汽車。在過去的一年里,多個歐美廠家,包括通用、福特、雷諾、寶馬,表示要延緩、縮減甚至放棄對氫燃料汽車的研發。日本廠家一貫對氫動力最為熱心;他們雖不言放棄,仍在繼續發力,但也承認在將來多年內,新能源車的發展重點在于電動汽車。
與電動汽車相比,氫燃料汽車有更長的歷史,也一度被認為更具技術和市場優勢。早在19世紀初人們就開始試制氫內燃機。由于氫內燃機和汽油內燃機工作原理基本相同,人們常常可以通過改造后者來制造氫內燃機汽車,從而節省研發時間和費用。在過去的20年里,寶馬和馬自達公司都開發過多款氫內燃機汽車;其中, 在2007年出現的BMW H2R 是一款經典氫能賽車。從1960年代起,汽車工業開始采用另一種氫動力技術: 氫燃料電池(Hydrogen Fuel Cell)。氫燃料電池汽車和普通電動汽車有基本一致的電力驅動構造;它們之間的主要區別在于,前者的電池是一個小型發電設備――依靠氫和某種氧化物的化學反應產生驅動電能,而無需從電網充電。燃料電池對氫能的轉化、利用效率遠高于氫內燃機,并且和后者一樣,只產生水和熱,不(直接)帶來污染排放。目前最成熟的氫燃料電池車當屬已經在日本和美國加州小規模上市的本田2008年款的FCX Clarity。這款車一次加氫后可連續行駛約450公里,其馬達功率為100千瓦。。
在過去的兩三年里,電動汽車的迅猛發展與氫燃料汽車的消沉形成了鮮明對比。是什么讓氫動力變成了多個廠家的棄兒呢?對于這個問題,美國能源部長朱隸文曾在去年給出過一個很有代表性也很有爭議的回答。他指出,推廣氫燃料汽車在四個環節上面臨嚴重障礙:氫的生產、氫的儲存、氫燃料電池技術、加氫站點的建設。這意味著,除非出現”奇跡“,氫燃料汽車在“未來10到20年里都沒戲“。考慮到環保減排任務迫在眉睫,他認為美國政府應該大力扶持已基本具備規模市場化條件的電動汽車的發展,同時加大、加快發展核能和生物能源,而大幅削減對氫燃料汽車的研發資助。在對這個觀點進行評價之前,讓我們先具體看一下他提到的那四個障礙環節。
首先,氫雖然是清潔能源,但氫的生產目前仍依賴化石燃料;這個過程不僅要排放溫室氣體還要消耗很多能量。由于氫在地球的自然條件下不獨立存在,人們需要利用化學、生物或者電解方式制取它。目前最普遍的制氫方式是通過加工、改造天然氣。通過分解水制氫很久以來都是一個科研熱點,但人們至今沒能找到一種高效、節能而且環保的解水取氫方法。其次,由于氫的能量密度低,運輸和儲存氫需要的容量空間比其他常見能源要高很多。即使是液氫,其能量密度仍低于汽油。這給氫能的廣泛應用帶來困難。與此同時,氫燃料電池的生產成本目前嚴重過高。根據現有的技術水平,每只功率為100千瓦的普通氫燃料電池的生產成本接近或超過1萬美元。考慮到車載電池在安全性、抗震性和穩定性上都比普通電池有更高的要求,同等功率的車用氫燃料電池的成本很容易成倍增加。最后,無論是發展內燃還是電池驅動方式的氫能汽車,都需要廣泛建立加氫站和運送、儲存氫的基礎設施。這不僅需要巨大的經濟投入還牽涉復雜的政治、社會問題。
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