氢能汽车有着怎样的发展?
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发布时间：2022-05-14 16:00
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时间：2023-10-23 15:59
150年前法国科幻作家凡尔纳曾预言，有朝一日人类将出现以氢为动力能源的燃料电池汽车。氢是宇宙中最丰富的元素，它在燃料电池中与氧发生化学反应，产生电能驱动汽车，氢在燃烧时排放的尾气基本是新鲜的蒸汽。如今，这些预言已变成现实。
法国科幻作家凡尔纳汽车工业不只是拉动国民经济发展的支柱产业，同时也是高消耗、高排放导致环境污染的重点，尤其是排放的二氧化碳造成温室效应。如果目前气候改变不加遏制，后果不堪设想。随着全球气候变暖及石油资源逐渐枯竭，生产更环保、更省油的新能源汽车成为未来汽车工业发展的新趋势，清洁能源时代将是继亨利·福特的流水线生产和丰田喜一郎的精益生产模式之后世界汽车的第三次*。
氢能汽车是以氢为主要能量的汽车。一般的内燃机通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出，从而有效减少了其他燃油的汽车造成的空气污染问题。从另一方面来说我们还面临着最大的能源问题，近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破，而“燃料电池汽车”已成为推动“氢经济”的发动机。
近年燃料电池汽车的研发规模之大和长安氢程vs比亚迪E6氢能汽车商业化步伐之快确是有目共睹的，世界上主要汽车制造厂家及燃料电池公司几乎全部卷入这场竞争中，迅速的发展和激烈的竞争，为世人瞩目。在1965年，外国的科学家们就已设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。我国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车，可乘坐12人，储存氢材料90公斤。开发新能源汽车不仅是国际汽车大公司的企业行为，更是列入发达国家重要决策事项，形成国家、产业、科研和大*合创新系统。在长期汽车新能源的研究开发中，对汽车新动力的发展趋势达成了共识：近期目标是开发传统内燃机新技术和替代燃料汽车；中期目标是研制混合动力汽车大幅度降低油耗和排放；远期目标是研制实用的电动汽车和燃料电池汽车，以资源极为丰富且完全没有污染的氢动力燃料电池为动力重新定义汽车。目前，在美国、日本、欧洲等发达国家和地区燃料电池汽车技术已经兴起，并开拓了这种汽车的广阔消费市场。但从燃料电池汽车的本质而言，发展中国家和地区对此也有强劲的需求，例如我国，就是推广应用燃料电池汽车比较理想的场所之一。
2004年5月，北京凯宾斯基饭店门前的小展厅，停放着一辆银色家用轿车，车的左侧车厢和风挡被摘掉，甲板是透明的，从外面望去，车内与一般4座家用轿车无异。透过甲板，可以看到两个比煤气罐略小的，用来装氢燃料的罐子。这两个罐子是用来装氢燃料的。罐子前方贴着一个像小案板一样的片状物，这是一个将氢转换为电的设备。这是戴姆勒—克莱斯勒公司生产的燃料电动汽车，它最大的优点是排放物仅仅是水，没有任何污染。这种汽车将成为人们未来的主要交通工具。
凡尔纳曾说过：“水是未来的煤。明天的能源是水经电流分解后获得的产物。水分解后释放出的元素，氧和氢，将长期地保障地球的能源供应。”今天，凡尔纳的科学预言已经有望成真，人类大规模地用水制氢的日子已日益接近了。用水提炼出的氢，将会成为人类提供无穷无尽的能源。
加氢站现代能源专家们把地球上现有的“二次能源”分为“过程性能源”和“含能体能源”两大类。当今应用最广泛的“过程性能源”是电能，应用最广泛的“含能体能源”是汽油和柴油。而电能无法直接储存，因此，像汽车、轮船、飞机等机动性强的耗能动力设备就无法直接使用，从而只能继续耗费汽油、柴油等能源。虽然蓄电池能够储能，但它也是间接的储能设备，而且尚不是以成为主要能源。人们急需一种含能体能源。在竭力寻索中，终于发现了氢，这个肉眼看不见的宠儿可以充当这个角色，科学家们甚至预言，氢能将要成为21世纪替代矿物燃料的理想能源。
我们都知道，机动车燃烧汽油、柴油必须要有加油站，汽车自身储存的燃料是很有限的，必须依靠外在的补充。试着想象一下，假如你驾驶着一辆以氢气作为动力的燃料电池汽车，兴冲冲地行驶在高速公路上，突然没了氢气，可是在方圆几十千米之内没有一家有氢气的加油站，将会是一件多么糟糕的事情。由此可见，氢能汽车加氢站作为氢能汽车推广的配套设施，不但是氢能汽车出现和发展的产物，而且还直接制约着氢能汽车的发展。我们都知道，作为汽车企业，生产氢能汽车的目的最终就是为了实现销售，卖到用户手中。因此，加氢站是决定氢能汽车能不能最终销售出去的一个重要因素。
实际上，很多研制氢能汽车的企业，早就意识到建立氢能汽车加氢站的重要性，目前全球已经建成130多座加氢站。
2003年4月，壳牌石油公司在冰岛雷克雅未克开设了世界第一个加氢站，携带氢燃料的公共汽车开始走遍冰岛的各个地方。日本经济、贸易及工业部发起了一个名为“日本氢能及燃料电池示范计划”的项目，该项目的氢气供应商在东京建了一个液氢加氢站，并从2003年开始运行的两年时间内为超过2000辆汽车补加过氢燃料，这使得它成为东半球使用最频繁的加氢站。近年来，德国宝马公司生产了6辆燃氢汽车，这些汽车已经投入运行。宝马公司为此建立了低温燃料加注站，克服了燃氢汽车大量投入市场的最大障碍。这座加氢站让机器人为燃氢汽车自动加注超低温的液态氢。
地面加氢站用移动式储氢罐随后，通用汽车与壳牌氢能源公司在美国首都华盛顿建立了一座加氢加油站，为普通汽车提供加油服务的同时，也为燃料电池汽车加氢。这座加氢站的加氢设施与普通加油站内的设施没有太大区别，加氢过程与一般汽油车加油类似。加氢站面积比一般加油站大，由氢气分离厂和加气台两部分组成。在氢气分离厂内，有一座氢气分离罐。工作人员向罐内输入足够的水之后，接通电源，水在电力的作用分离成氢气和氧气。通过管道将分离出的氧气释放到空中，氢气被收集在密封的压力罐内加压、储存，再通过高压管道为氢汽车加氢。氢是易燃物，所以人们首先会想到加氢站和氢汽车的安全性。科研人员成功地解决了管道压力问题，顾客加氢时非常安全。
“氢公路项目”是目前正在建设的加氢站项目。该项目的具体内容是在加拿大温哥华到2010年冬奥会主办城市威斯勒的120千米公路上建立5个燃料电池汽车的加氢站，并生产出必要数量的燃料电池汽车，由氢燃料电池汽车承担2010年冬奥会期间机场与主办城市之间的人员运输任务。“氢公路项目”的实施将是加拿大能源史上的里程碑。此外，正在酝酿中的计划还有“氢能走廊”，即在温莎与蒙特利尔之间的900千米高速路设置加氢站。
我国第一座为氢燃料电池汽车示范项目提供燃料加注服务的大型加氢站，由北京清能华通科技发展有限公司和BP公司合作建设，位于北京中关村科技园区永丰高新技术产业基地的新能源示范园内，该加氢站占地面积4000平方米，包括多种制氢、供氢装置，于2006年6月29日投入运营，并可为4辆公共大巴每天加注25公斤氢。
目前已建成的加氢站只是暂时满足了氢能汽车加氢需求。但远远不能满足氢能汽车增长的需求。另外，设立加氢站还要各国的具体情况相适应，比如在冰岛，16个加氢站就可以满足全国的需要。在美国，却需要1440个加氢站才能满足全国的氢燃料需求。
设立加氢站要与氢能汽车发展的规模和速度相适应，既不能超前，也不能落后，并且要努力探索储氢技术，这样才能促进氢能汽车的普及应用。严格来说，目前的加氢站还处在实验阶段，还需要相当长的时间才能使它像加油站那样普及。
