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零排放汽车可能比传统汽车更“脏”

2014-01-03 13:15:14
来源:经济参考报 作者:综合报道

清洁汽车是业内新贵,随着各种新能源动力车的问世,一个崭新的汽车时代似乎指日可待。可事实上,某些所谓的“零排放汽车”可能比传统汽车更“脏”,汽车制造商们不过是在期许一个夸夸其谈的未来。

氢动力不比老爷车干净

哪儿有汽车工程师,哪儿就会听到这样的声音:氢是汽车燃料的未来。

在汽车界,氢动力汽车已被炒了几十年,但一直是雷声大,雨点小。不过,从本田现代丰田等汽车公司此前在洛杉矶和东京车展上发表的声明来看,从2014春季开始,氢动力汽车将在各大车展登台亮相。这似乎预示了氢动力汽车时代即将到来。

作为运输燃料,氢不像汽油、柴油、煤油、天然气等所有碳氢化合物燃料那样含有碳元素,因此燃烧时不会产生以碳元素为主要成分的温室气体,至少在发动机中是如此。

可是,只要氧化剂是空气而非纯氢气,那么燃烧氢就和燃烧化石燃料一样,会生成各种有害的氮氧化物。它们对空气质量的破坏程度甚至超过二氧化碳等温室气体。

也正因为此,业内对改造内燃机、以氢为燃料的想法始终不大热情,即便这样的动力改造较之选用其他清洁能源更便宜。

德国宝马汽车公司曾生产过几部氢动力超能汽车,结果证明它们并不比采用催化式排气净化器之前的老爷车更清洁。

研究有待突破

于是,业内转而关注燃料电池。

燃料电池无需燃烧即可从氢中提取化学能源,其原理类似于电解的反向作用:通过电化处理将两种气体合成水,并产生电流。在这个过程中,燃料电池释放的物质只是水蒸汽和热量。目前最简易的燃料电池是“质子交换膜”,英文缩写为“PEM”。
  
从本质上讲,燃料电池动力车是一种电动车,配有一个可充氢气的燃料箱,却没有笨重的电池,且功率比内燃机高3到4倍。它解决了长期困扰电池动力车的两大难题:续航里程有限和充电时间过长。

最新数字显示,一箱氢气可供燃料电池动力车行驶480公里,而充满一箱氢气只需5分钟。和电池动力车一样,它被归为“零排放汽车”。

燃料电池的另一诱人之处是成本持续降低。截至目前,业内已在锂电池技术研究上投入数十亿美元,却始终难有突破,成本一直保持在每千瓦2000美元左右。

燃料电池一开始有过之而无不及。2007年,本田公司推出一款燃料电池动力汽车C larity,成本为每千瓦3500美元。难怪当年本田公司只生产了200台样车供公众尝新。

但在过去几年里,生产商不断改进技术,如今已将成本降低到每千瓦1500美元;如果批量生产,有望降低到每千瓦不足50美元,与普通内燃机的消耗不相上下。

阻碍燃料电池发展的另一瓶颈是催化剂。PE M中的电解质采用铂钯为催化剂,价格昂贵。如果能找到一种廉价的替代品,且电化效果不受氢燃料中的杂质影响,无疑将有助于燃料电池的大规模推广。有人用铁替代铂钯作为催化剂,虽然取得一些成果,但其活跃性仍不够理想。

或许,还可以尝试提高铂钯本身的活跃性,以减少总体使用量,从而推动燃料电池走向市场。

眼下,这些研究都在进行之中,有望在2020年前获得突破性进展。

“零排放”:一个遥远的梦?

不过,上述描述并不足以证明,那个充满诱惑的燃料电池动力时代即将到来。

首先,氢燃料的供应是一个问题。目前,全美约有100家充氢站,其中只有十几家面向公众,其余全归行业、军方、政府机构和研究机构所有,仅供内部使用。

美国加州政府已批准计划,在未来10年里斥资2000万美元建造100多座面向公众的充氢站。有人预计,如果在美国其他地区也铺设充氢站网点,至少需要200亿美元。另一研究显示,如果想让充氢站像汽油站一样密集,花费将达5000亿美元。

另一个问题是氢的提取。目前主要通过天然气和水蒸汽来提取氢,这个过程不是特别环保。美国国家可再生能源实验室数据显示,科罗拉多一家联邦机构每生产1公斤氢,将产生11.9公斤二氧化碳。

本田公司2007年推出的燃料电池动力汽车C larity每公斤氢可跑109公里,即每跑1公里将产生280克二氧化碳。

相形之下,一辆烧柴油的小型大众汽车每公里产生232克二氧化碳,一辆汽油电力混合动力的丰田普锐斯每公里产生267克二氧化碳,都比Clarity环保。

诚然,化石燃料在开采、炼制、运输过程中也产生二氧化碳,但在内燃机里燃烧碳氢化合物正变得越来越清洁,传统汽车排放物中的污染物质正稳步下降,这些进步都对所谓的“零排放汽车”形成压力。

如要真正实现“零排放”,氢的获取必须采用昂贵的电解质进行水处理,而不是用廉价手段对天然气进行蒸汽转化。

用于将水分解成氢和氧的电在生产过程中也要确保不产生温室气体。要满足这一要求,唯一的办法是严格仰仗风能、太阳能和核能等可再生能源。不幸的是,可再生能源目前并不普及。

由于缺少清洁电力,电动汽车和氢动力汽车最终可能成为比汽油、柴油动力汽车更严重的污染源。汽车生产商希望政策制定者们能认识到这一点,不要盲目推广所谓“零排放汽车”。

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