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氢动力汽车

氢动力汽车分为两种,氢内燃汽车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气(通常透过分解甲烷或电解水取得)及空气中的氧产生动力,推动的汽车。而氢燃料电池汽车(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力,再以电力推动电动机,由电动机推动车辆。这类车辆的发电厂把氢的化学能转换为机械能,或者是通过燃烧的内燃机中的氢,或通过在燃料电池中的氧与氢反应来运行电动机。广泛使用氢助长交通是在提议中的氢经济的一个关键因素。

氢动力汽车分为两种,氢内燃汽车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气(通常透过分解甲烷或电解水取得)及空气中的氧产生动力,推动的汽车。而氢燃料电池汽车(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力,再以电力推动电动机,由电动机推动车辆。这类车辆的发电厂把氢的化学能转换为机械能,或者是通过燃烧的内燃机中的氢,或通过在燃料电池中的氧与氢反应来运行电动机。广泛使用氢助长交通是在提议中的氢经济的一个关键因素。

使用氢为能源的最大好处是它能跟空气中的氧,产生水蒸气排出,有效减少了其他燃油的汽车造成的空气污染问题。

HICEV一般内燃机为基础改良而成,要实现并不困难,困难之处在于如何降低成本及达至安全,以及安全地解决氢气供应、储存的问题后才可以推出市场。

高速车辆、巴士、潜水艇和火箭已经在不同形式使用氢。 [1]

1960年代后期,Roger E. Billings制造了燃料电池的原型。

在燃料电池氢汽车的发展主要有三个障碍。

首先,氢的密度很低,就算燃料以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶,在那些空间能够储存的能量十分有限,而氢汽车比起其他汽车就十分受限。而氢气也不应该大量外溢到大气层中,不然可能会破坏臭氧层。有些研究已经用特别结晶体来储存氢在较高密度的环境中,而且更安全。

另外一种方法是不储存氢分子,而使用氢重组器来从传统燃料如甲烷、汽油和乙醇,提取氢。很多环保分子对此想法不感兴趣,因为它依赖了化石燃料。可是,这是有效的重组程序,而且避免了储存及运送氢的难题。使用重组过的汽油或乙醇来推动燃料电池,不但几乎无空气污染问题,能量转换效率也比内燃机高(可有效减少二氧化碳排放)。

其次,制造在氢汽车提供电力可靠燃料电池,耗资颇高。科学家努力研究令燃料电池的成本尽量便宜,同时又有足够硬度以抵受撞击和震动这些汽车的基本问题。燃料电池的设计大都脆弱,故不能在那些情况下保存。加上很多设计都需要稀有物如铂作为催化剂,令工作更顺畅,而催化剂可能污染氢的纯净度,不利氢的提供。

第三个问题是氢可作为能量的携带者而非能源。它必须从化石燃料或其他能源提取,因此引起能量的流失(因为从其他能源到氢又回到能量的转换并非百分百有效)。

过去常被讨论的方案是发展新的核反应堆,提供高温及电能,电解高温水蒸气的效率较高;但是新的核反应堆必许满足“无核废料问题”及“不维持就停止反应”的基本条件,而且目前核电已经缺乏经济效应。

加拿大Solar Hydrogen Energy Corporation 公司于 2004年展示直接从太阳和水,透过金属的催化剂,产生了氢的方法。这或能使从太阳能转成氢有一个便宜、直接、清洁的途径。 [1]

氢内燃车和氢燃料电池车不同。氢内燃车是传统汽油内燃机车的带小量改动的版本。氢内燃直接燃烧氢,不使用其他燃料或产生水蒸气排出。这些车的问题是氢燃料很快耗尽。载满氢气的油缸只能行驶数英里,很快便没能量。另一方面,各色各样的方法正在研究以减少耗用的空间,例如用液态氢或氢化物。

1807年Isaac de Rivas制造了首辆氢内燃车。可惜该设计甚不成功。宝马的氢内燃车有更多的力量,比氢燃料电池车更快。宝马的氢汽车以三百公里每小时创下了氢汽车的最高速记录。马自达已在开发烧氢的转子引擎。该转子引擎反复转动,故氢从开口在引擎内的不同部分燃烧,减少突然爆炸这个氢燃料活塞引擎的问题。

其他重要汽车生产商如通用汽车和DaimlerChrysler公司,投资在较慢较弱但较有效的氢燃料电池。 [1]

多间公司都有研发氢气车,资金有来自私人及政府,但福特汽车已经放弃,并将资源投放于纯电动车上;雷诺-日产汽车在2009年宣布停止研发氢气车;通用汽车公司在2009年10月宣布减少在氢气车的研发,原因是认为氢气车距实用化还有相当距离。 2009年,日产在日本发起新FCV计划,之后在10月,日产、福特汽车、通用汽车、现代集团、丰田、戴姆勒、雷诺、起亚汽车发表联合声明,将研发燃料电池车,预计2015年完成。2011年,现代集团发表其Blue燃料电池车(FCEV),预计2014年推出。

2016年9月中国扬子江汽车集团实验生产线首次下线一台常温常压氢能储存公车泰歌号,该实验车几乎已经达成商业运行能力,其科技突破在于采用一种化学吸收剂将液态氢吸收混和其中,之后再用催化剂还原释放,解决了氢能危险或高成本的储存运送问题,传统氢气困境在于必须低温或高压二选一储存方式,低温需耗费大量电能完全没有经济性,高压钢瓶虽便宜但也是高价品,且普及到市井民用有重大安全隐患,装载于车辆上万一发生车祸则安全堪虑。此次突破技术在于千人计划的专家程寒松教授全球领先原创颠覆性的“常温常压储氢技术”,可以利用现有加油站和石油输送体系等基础设施,大幅减低了氢经济难题。 [1]

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