氫燃料電池汽車的環(huán)境效益分析

　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院測(cè)繪工程 王文亮

　　【《中國(guó)新能源》雜志 王文亮/文】石油、煤炭、天然氣燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳，造成地球溫度逐年升高。同時(shí)，化石燃料中還含有雜質(zhì)，特別是硫、氮、磷、砷等，燃燒產(chǎn)物酸性，造成大氣污染和酸雨，而且還導(dǎo)致溫室效應(yīng)的加劇，刺激皮膚，引起哮喘等多種呼吸道疾病。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤為主（約占75％左右），且隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，能源的消耗量日益增加。

　　針對(duì)這些情況，我們必須找到一種儲(chǔ)量大、后續(xù)性強(qiáng)、熱效率高、儲(chǔ)存形式多的環(huán)保型清潔能源，氫能源正是這樣一種優(yōu)質(zhì)能源。在石化燃料日益減少的情況下，我國(guó)能源本來(lái)就不占優(yōu)勢(shì)再加之人均資源占有不足，這就勢(shì)必要求我國(guó)必須比其他國(guó)家更重視后續(xù)能源的開(kāi)發(fā)利用，而汽車這種機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通工具只能采用“含能體能源”，所以氫能源無(wú)疑成為一個(gè)新興的熱點(diǎn)。

　　一、氫燃料電池車的原理

　　氫燃料電池車的工作原理是：將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板(負(fù)極)，經(jīng)過(guò)催化劑(鉑)的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)，失去電子的氫離子(質(zhì)子)穿過(guò)質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板(正極)，而電子是不能通過(guò)質(zhì)子交換膜的，這個(gè)電子，只能經(jīng)外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達(dá)陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽(yáng)極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水(蒸氣)帶走，就可以不斷地提供電能。燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、控制器等裝置，給電動(dòng)機(jī)供電，再經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)橋等帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60-80%，為內(nèi)燃機(jī)的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是水，它本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，也沒(méi)有硫和微粒排出。

　　因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染汽車，氫燃料是完美的汽車能源！

　　二、氫燃料電池車的環(huán)境效益分析

　　1 氫燃料電池汽車的優(yōu)勢(shì)分析

　　（1）從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，汽車產(chǎn)業(yè)肯定要走一條可持續(xù)發(fā)展的道路，石油、天然氣、煤炭等資源不可再生，終究會(huì)有枯竭的一天，人類最終必然要利用可再生能源或者替代能源。而氫的最大來(lái)源是水，特別是海水，根據(jù)計(jì)算9噸水可以生產(chǎn)出1噸氫（及8噸氧），氫氣燃燒熱值是28900千卡/公斤，而且氫與氧的燃燒產(chǎn)物就是水，因而，水可以再生。由此可見(jiàn)，以水為原料制氫，可使氫的制取和利用實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，取之不盡，用之不竭。氫作為汽車代用燃料具有良好的行進(jìn)加速性、燃料適應(yīng)性、低溫起動(dòng)性好、超低排放、全工況高效率等優(yōu)點(diǎn)。

　　（2）我國(guó)氫的來(lái)源極為豐富，技術(shù)水平也有了一定的基礎(chǔ)，水電解制氫、生物質(zhì)氣化制氫等制氫方法已形成規(guī)模。其中低價(jià)電電解水制氫方法在今后仍將是氫能規(guī)模制備的主要方法。另外，用氫代替煤和石油，不需對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造，現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用，這可以降低氫能應(yīng)用成本。

　　（3）氫燃燒的產(chǎn)物是水，不會(huì)污染環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)了零污染的目標(biāo)。

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