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電動汽車在零排放方面得到了最大的關(guān)注，但氫燃料汽車長期以來一直處于觀望狀態(tài)。豐田(Toyota)、現(xiàn)代(Hyundai)、通用汽車(General Motors)、本田(Honda)等公司都在推動使用天然氣在汽車上發(fā)電。零排放，無需等待充電。雖然它已經(jīng)存在了幾十年，但對大多數(shù)人來說仍然是新的，仍然令人困惑。以下是你需要知道的關(guān)于氫動力和燃料電池電動汽車的一切。
燃料電池的工作原理
我們將從燃料電池的工作原理開始，或者至少是它的簡化版本。燃料電池就是奇跡發(fā)生的地方，氫轉(zhuǎn)化為電(和水)在很大程度上就是奇跡。氫氣被泵入每個燃料電池的陽極(每個系統(tǒng)中有數(shù)百個這樣的電池，稱為燃料電池堆)。氫與催化劑反應(yīng)，釋放質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過多孔膜，而電子通過電路產(chǎn)生電流。在陰極，質(zhì)子和電子與空氣中的氧結(jié)合產(chǎn)生水。它安靜、高效，只留下電力、水蒸氣和一些熱量作為廢物。
快速充滿
還是比你想知道的更多?沒關(guān)系，它是怎么運作的并不重要。重要的是你泵入氫氣然后在另一邊得到電力和水蒸氣。足夠驅(qū)動一輛汽車的電力
因為電力不能直接進(jìn)入電機(jī)(通常)，一個小型電動汽車電池安裝來存儲和緩沖電力。氫氣儲存在罐中。豐田的Mirai是目前銷售的少數(shù)FCEV汽車之一，它有兩個重量近90公斤的儲氣罐，以10,000 psi的壓力儲存氣體，并容納大約5公斤的氫氣。
5公斤的重量聽起來并不多。它的重量和5升汽油差不多，但記住，汽油是被壓縮的。這些燃料箱總共能容納122升氫氣，足以讓這輛轎車行駛502公里。和電動汽車一樣，由于它的小電池，F(xiàn)CEV也可以從滑行和剎車中回收能量，幫助增加里程和效率。
更重要的是，給氫燃料電池汽車的油箱加滿油只需幾分鐘，而且用的是一個看起來很普通的泵。雖然該站需要在加壓罐中提供氫氣，但他們不需要建造和安裝大量電力基礎(chǔ)設(shè)施，以支持多輛汽車以3級費率充電，這也意味著對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)不征稅。即使氫氣是在現(xiàn)場生產(chǎn)的，電力負(fù)荷在一天中是平衡的，而不是在短的高抽爆。
它從何而來?
至少就目前的需求而言，氫是用天然氣重整制得的。這是一個天然氣和高溫蒸汽結(jié)合的過程，其結(jié)果是氫、一氧化碳和二氧化碳。大部分一氧化碳可以轉(zhuǎn)化成更多的氫氣，但二氧化碳仍然是最終產(chǎn)物。盡管如此，美國能源部表示，與汽油相比，這將減少90%的溫室氣體排放。
我們也可以用電解制氫。通過將水分解成氫和氧的過程將電加到水里。利用綠色能源，如水力發(fā)電、太陽能或風(fēng)能，可以生產(chǎn)零排放的氫氣，使燃料電池汽車零排放。盡管正在努力將成本降低到2美元/公斤，最終降低到1美元/公斤，但這兩種方法仍然很昂貴。今天的成本接近每公斤20美元，盡管一些銷售的汽車包括燃料成本，基本上是免費的，為駕駛汽車的人。
卡車運輸業(yè)將受益
長途運輸可能是氫燃料電池的理想場所。雖然像計劃中的特斯拉Semi這樣的大型電動汽車?yán)m(xù)航里程比任何汽車都長，但它們也需要大量的充電基礎(chǔ)設(shè)施，充電需要數(shù)小時，更重要的是，需要幾噸電池。一輛使用零排放氫燃料的大卡車只需幾分鐘就能充滿油，行駛時間與一輛柴油卡車相當(dāng)。由于FCEV的傳動系統(tǒng)不需要大容量的電池，因此它也能夠拖動類似的有效載荷。
豐田目前正在加州長灘港附近測試FCEV卡車?？衔炙?、戴姆勒、康明斯和通用汽車目前都在研發(fā)電池或在路上進(jìn)行測試。
雖然還有一些挑戰(zhàn)，但未來是光明的。
目前，這些挑戰(zhàn)與電動汽車面臨的挑戰(zhàn)類似。技術(shù)昂貴，基礎(chǔ)設(shè)施也不存在。不過，與電動汽車不同的是，一旦這兩個挑戰(zhàn)得到了滿足，鋰和鈷等材料的開采就不會出現(xiàn)大的持續(xù)問題。燃料電池還解決了主要運輸公司面臨的里程和填充時間等問題，使其適用于卡車、火車和船舶。
雖然氫燃料電池沒有電動汽車那樣的炫目和魅力，但這項技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng)長的時間，并取得了令人印象深刻的成果。只需跨越幾個障礙，它就能比你預(yù)期的更快地進(jìn)入高速公路。
摘譯自：Welland Tribune – Evan Williams.
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