1、氢燃料电池-汽车发动机代用燃料的特性及应用前景分析李舞阳汽车从1885年德国工程师卡尔本茨制成了世界上第一辆三轮车到现在也已有一百多年的历史了，在这一百多年中人们逐渐习惯了汽车带来的方便与舒适，汽车文化也深入人心。然而随着汽车的发展进步，许多问题也就随之而来，比如环境污染以及化石能源的迅速消耗。随着世界上汽车保有量的不断增加，预计在 50 年内全球汽车总数量将超过16 亿辆。目前汽车的能源消费占世界能源总消费的四分之一，汽车的传统燃料石油将会严重短缺。而且以石油为原料的燃料汽油及柴油，在燃烧时带来CO、NOx等有害废气及CO2 温室效应，也将更严重地危害人类生存环境。因此世界上各大汽车公司都在
2、不断进行针对性研究，以解决传统发动机燃料的***。由此开始了探索替代传统化石能源的的新能源时代。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。而今天我就其中一种氢燃料电池汽车进行浅显粗略的分析。 众所周知，氢分子通过燃烧与氧分子结合产生热能和水。氢燃料电池通过液
3、态氢与空气中的氧结合而发电，根据此原理而制成的氢燃料电池可以发电用来推动汽车，提供家庭或工业用电或作为手机电池。原理说起来很简单，但具体分析的话就会发现，其实提炼氢燃料的过程非常复杂，而且能耗也非常高。氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。随着“汽车社会”的逐渐形成，汽车保有量在不断地呈现上升趋势，而石油等资源却捉襟见肘，另一方面，吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质。最终的解决之道当然不是***汽车工业发展，而是开放替代石油的新能源
4、，燃料电池车的四轮快速又安静地滚过路面，辙印出新能源的名字氢。几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车。电曾经被认为是汽车的未来动力，但蓄电池漫长的充电时间和重量使得人们渐渐对它兴味索然。而目前的电与汽油合用的混合动力车只能暂时性地缓解能源危机，只能减少但无法摆脱对石油的依赖。这个时候，氢动力燃料电池的出现，犹如再造了一艘诺亚方舟，让人们从危机中看到无限希望。以氢气为汽车燃料这种说法刚出来时吓人一跳，但事实上是有根据的。氢具有很高的能量密度，释放的能量足以使汽车发动机运转，而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生成水，没有污染。因此，许多科学家预言，以氢为能源的燃料电池是21世纪汽车的核心技术
5、，它对汽车工业的***性意义，相当于微处理器对计算机业那样重要。从长远来看，汽车产业肯定要走一条可持续发展的道路，石油、天然气、煤炭等资源不可再生，终究会有枯竭的一天，人类最终必然要利用可再生能源或者替代能源。而氢的最大来源是水，特别是海水，根据计算9吨水可以生产出1吨氢（及8吨氧），氢气燃烧热值是28900千卡/公斤，而且氢与氧的燃烧产物就是水，因而，水可以再生。由此可见，以水为原料制氢，可使氢的制取和利用实现良性循环，取之不尽，用之不竭。氢作为汽车代用燃料具有良好的行进加速性、燃料适应性、低温起动性好、超低排放、全工况高效率等优点。我国氢的来源极为丰富，技术水平也有了一定的基础，水电解制氢、
6、生物质气化制氢等制氢方法已形成规模。其中***电电解水制氢方法在今后仍将是氢能规模制备的主要方法。另外，用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用，这可以降低氢能应用成本。另外，氢燃烧的产物是水，不会污染环境，真正实现了零污染的目标。问题，包括爆燃、回火、早燃等问题有待解决。氢气的生产方法有多种，但只有在解决了其成本、储存等问题以后才有可能批量使用。 针对我国的具体国情产生了几条加速氢燃料电池汽车推广的对策：（1）根据我国煤炭资源丰富的特点，应着重发展高效、低污染的集中式煤气化大规模制氢，要加强对煤炭气化过程中CO2捕捉和封存技术的研究，同时应重点加强我国有一定基础的、具有长期发展前景的可再生能源制氢技术。随着我国核能技术的日渐成熟，应逐步探索可控核能制氢技术。（2）虽然氢能本身是一种绿色的能源，但在生产、储存、运输以及氢燃料电池使用过程中都不可避免地存在氢气泄漏问题。当泄漏到周围环境中的氢气达到一定浓度，遇到明火可能会发生强烈化学反应甚至***，造***员和财产损失。因此，应加强与氢安全相关的氢检测传感器技术、潜在事故情景处理技术等研究。（3）要促进氢能的社会化利用，需要向公众宣传氢能的优点和使用安全性，促进公众对氢能的了解和利用。同时，国家应***更有效的激励政策。参考文献1 吴植民/ 汽车构造M/ 北京/ 人民交通出版社/ 1987/2
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