淺談氫能源汽車的發(fā)展前景

朱晏萱　孫如田

摘 要：氫能源汽車具有諸多優(yōu)勢(shì)，但是在技術(shù)、政策以及用戶需求方面還存在許多不確定性，相信隨著未來(lái)技術(shù)的不斷進(jìn)步，氫能源汽車還是有著很大的發(fā)展空間，也會(huì)成為廣大汽車使用者的首選之一。本文就幾種新能源汽車進(jìn)行分析，指出各種類型優(yōu)缺點(diǎn)，著重分析氫能源汽車的應(yīng)用發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：氫能源汽車 純電動(dòng)汽車 發(fā)展前景

Talking about the Development Prospects of Hydrogen Energy Vehicles

Zhu Yanxuan Sun Rutian

Abstract：Hydrogen energy vehicles have many advantages， but there are still many uncertainties in terms of technology， policies， and user needs. It is believed that with the continuous advancement of technology in the future， hydrogen energy vehicles still have a lot of room for development and will become the majority of vehicles， and one of the users' first choice. This article analyzes several new energy vehicles， points out the advantages and disadvantages of various types， and focuses on the application and development prospects of hydrogen energy vehicles.

Key words：hydrogen energy vehicles， pure electric vehicles， development prospects

現(xiàn)如今隨著人們生活水平日益提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，在日常出行中，汽車已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。根據(jù)公安部提供相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2020年底，我們國(guó)家全民汽車保有量達(dá)2.81億輛，其中新能源汽車占汽車總保有量的1.75%，比前一年增長(zhǎng)29.18%。新能源汽車每年超過(guò)100萬(wàn)輛增量，已經(jīng)連續(xù)3年，并且呈持續(xù)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表1，2014～2020年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量統(tǒng)計(jì)情況。

新能源汽車有著巨大優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、舒適和操控性好等方面，在現(xiàn)階段已經(jīng)成為眾多用戶的首選，新能源汽車主要包括純電動(dòng)汽車、氫能源汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電動(dòng)汽車和其他新能源汽車[1]。純電動(dòng)汽車目前是客戶使用最多的新能源汽車。而氫能源汽車作為新能源汽車的種類之一，有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)市場(chǎng)中，也會(huì)成為用戶的選擇。本文就氫能源汽車的一些知識(shí)和發(fā)展前景作以簡(jiǎn)單分析。

氫能源汽車顧名思義就是以氫能源作為燃料，是為汽車的提供動(dòng)力的來(lái)源。氫能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)分為氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)[2]，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是用氫能源來(lái)替代原來(lái)的汽油，完全用氫能源做燃料，氫能源和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后的產(chǎn)物只有水和氮的氧化物，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的損害非常小，而且?guī)缀醪粫?huì)產(chǎn)生污染，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何危害，這種是純氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī);氫能源在作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料時(shí)，還可以作為燃料的一部分，和其他的燃料一起使用，通過(guò)在燃料中摻雜一部分氫能源，可以有效地提高汽油機(jī)的使用性能，稱為摻氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)[3]。而氫燃料電池就是一種發(fā)電裝置，原理和發(fā)電廠一樣，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的直接發(fā)電裝置。由于不需要經(jīng)過(guò)熱能和機(jī)械能（發(fā)電機(jī)）的中間變換，所以能量利用率高，而且便于攜帶。

氫能源汽車提供動(dòng)力的主要能源是氫，氫在自然界是以化合物的形式存在的，對(duì)于氫的研制主要有以下幾種方法：

1.分解水制氫

水能是可以再生資源，價(jià)格也很低廉，利用水力發(fā)電來(lái)電解水制氫是常用的一種制氫方法;特別是太陽(yáng)能制氫當(dāng)中的熱化學(xué)直接分解水、光電化學(xué)分解水、光-熱發(fā)電電解水、光催化分解水等制氫技術(shù)都發(fā)展很就，是不久的將來(lái)取代化石燃料的發(fā)展方向。對(duì)于水力資源、風(fēng)力資源、太陽(yáng)能豐富地區(qū)，電解水不僅可以制造廉價(jià)的氫，還可以實(shí)現(xiàn)資源的合理互補(bǔ)利用，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2.化石燃料制氫

全球絕大所述用氫都是利用石油、煤炭以及天然氣等化石燃料制取的。雖然制氫消耗了自然界中有限的化石原料，但是在還沒(méi)有更加先進(jìn)和成熟的制氫方法出現(xiàn)之前，在未來(lái)一段時(shí)間仍然是獲取氫的重要途徑。

3.生物制氫

生物制氫方法也是目前制氫的主要方法之一，是利用生物產(chǎn)生氫氣，包括微生物產(chǎn)氫和生物質(zhì)氣化熱解產(chǎn)氫等等，原料來(lái)源豐富、反應(yīng)條件溫和、能耗低和不消耗礦物資源并且節(jié)能、清潔、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)是發(fā)展氫能源有效利用的最主要問(wèn)題，目前較為常用的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式有：氫的壓縮即高壓氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸，就是都把氫氣壓縮到壓力為25～30MPa甚至更高，裝在儲(chǔ)氫的高壓容器-特制鋼瓶中，便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸，但是由于氫氣的密度低，所以氫氣的重量比鋼瓶重量低得多，而且存在爆炸危險(xiǎn)，是一種效率較低的方法;氫的液化儲(chǔ)存與運(yùn)輸，氫在常溫下是氣態(tài)，體積大，較好的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式就是將氫液化，運(yùn)輸液氫，但是生產(chǎn)液氫技術(shù)較差，工藝流程比較落后，設(shè)備陳舊，生產(chǎn)規(guī)模也小。所以液氫由于價(jià)格昂貴，應(yīng)用范圍有限;

金屬氫化物儲(chǔ)存與運(yùn)輸，儲(chǔ)氫金屬或合金是指在一定溫度和氫氣壓力下，能可逆地大量吸收、儲(chǔ)存和釋放氫氣的金屬間化合物，金屬氫化物儲(chǔ)氫是目前因?yàn)樽顝V泛的儲(chǔ)氫材料，具有儲(chǔ)氫能耗低、容量高、制備技術(shù)工藝成熟、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。