前景良好 氫燃料電池如何主宰未來

近年來，國家一直都在倡導(dǎo)新能源汽車，其中尤為關(guān)注的是以氫燃料電池為動(dòng)力的新能源汽車。目前日本、韓國和美國等發(fā)達(dá)國家都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，企業(yè)界也紛紛斥以巨資，從事燃料電池技術(shù)的研究與開發(fā)， 現(xiàn)在已取了許多重要成果。

燃料電池堆棧作為一個(gè)化學(xué)反應(yīng)池，其為關(guān)鍵的技術(shù)核心為“質(zhì)子交換薄膜”。在這層薄膜的兩側(cè)緊貼著催化劑層，將氫氣分解為帶電離子狀態(tài)，因?yàn)闅浞肿芋w積小，攜帶電子的氫可以透過薄膜的微小孔洞游離到對(duì)面去，但是在攜帶電子的氫穿越這層薄膜孔洞的過程中，電子被從分子上剝離，只留下帶正電的氫質(zhì)子通過薄膜到達(dá)另一端。氫質(zhì)子被吸引到薄膜另一側(cè)的電極與氧分子結(jié)合。

薄膜兩側(cè)的電極板將氫氣拆分成氫離子正電和電子、將氧氣拆分 成氧原子以捕獲電子變?yōu)檠蹼x子（負(fù)電），電子在電極板之間形成電流，2個(gè)氫離子和1個(gè)氧 離子結(jié)合成為水，水成為了該反應(yīng)過程中的唯yi“廢料”。從本質(zhì)來講整個(gè)運(yùn)行過程就是發(fā) 電過程。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，電子不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移就形成了驅(qū)動(dòng)汽車所需的電流。

據(jù)國外xin統(tǒng)計(jì)，迄今為止推出的燃料電池汽車中，壓縮氫氣shou關(guān)注，這主要是因?yàn)檫@種車型的燃料供給在技術(shù)性上為簡(jiǎn)單可行。各國外公司出產(chǎn)的 FCV（燃料電池車）從續(xù)駛里程、大時(shí)速，到燃油經(jīng)濟(jì)性，乃至儲(chǔ)氫的壓力等方面，都取得了較大進(jìn)展。

對(duì)于國內(nèi)而言氫燃料內(nèi)燃機(jī)的研究比較滯后。直到上世紀(jì)80年代，才涌現(xiàn)出了以浙大、天大等高等院校為主要代表的對(duì)氫內(nèi)燃機(jī)的探索研究，而且研究工作主要針對(duì)的是混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，氫燃料通常作為輔助燃料與汽油、柴油等傳統(tǒng)燃料混合燃燒。

而對(duì)于氫燃料電池汽車的行駛成本來說，以豐田Mirai為例，實(shí)際上是比汽油更貴的。目前，氫燃料的售價(jià)約為9.12美元（約為63元人民幣）/千克，Mirai的儲(chǔ)氫罐可儲(chǔ)存5千克氫氣，加滿氫氣僅需3-5分鐘。以行駛482公里為例，所耗費(fèi)的汽油價(jià)格約為47美元（約302元人民幣）、氫燃料則為57美元（約366元人民幣）。

總的來說我國對(duì)氫發(fā)動(dòng)機(jī)的研究起步較晚，在關(guān)乎氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的眾多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域仍然處于空白階段或是剛剛起步的階段，如較大規(guī)模的制造氫能源、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)、氫氣的供給系統(tǒng)與系統(tǒng)的安全、發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略、污染物排放控制技術(shù)、綜合電子控制管理系統(tǒng)等等都存在不足。在研究的內(nèi)容方面，絕大多數(shù)只是高等院校的理論性探索研究，在核心技術(shù)方面差距仍較大，整體的技術(shù)水平不高。