氢能汽车原理是什么 氢能汽车


氢能汽车原理是什么 氢能汽车

文章插图
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 。这类车辆的发电机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 。
电池动力
【氢能汽车原理是什么 氢能汽车】1960年代后期 , Roger E. Billings制造了燃料电池的原型 。
三个发展障碍
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 。
内燃机动力
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 。

推荐阅读