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在2013年洛杉磯和東京舉辦的汽車(chē)展上，三家汽車(chē)制造商——本田、現(xiàn)代和豐田稱(chēng)，氫燃料汽車(chē)有望于2014年春季問(wèn)世。這個(gè)此前僅存在于汽車(chē)工程師閑聊中的未來(lái)燃料，似乎已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。

氫燃料與汽油、柴油、煤油和天然氣等傳統(tǒng)碳?xì)淙剂喜煌蚱洳缓汲煞侄鴤涫荜P(guān)注。因此，氫燃料在燃燒后不會(huì)產(chǎn)生含碳的溫室氣體，至少在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)不會(huì)直接產(chǎn)生。然而，如果氫燃料在大氣環(huán)境中而非純氧氣環(huán)境中燃燒，會(huì)生成有毒的氮氧化物。這是一種比二氧化碳更具破壞性的溫室氣體，其對(duì)環(huán)境的危害更大。

有鑒于此，無(wú)需燃燒過(guò)程、從氫氣中提取化學(xué)能的燃料電池進(jìn)入汽車(chē)工程師的視野。燃料電池的工作原理是反向電解。通常電解是用電將水分解成氫和氧，反之把混合的氫氧通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)生成水，從而產(chǎn)生電流。因此，燃料電池的排放物僅有水蒸氣和熱量。

以最簡(jiǎn)單的PEM(質(zhì)子交換膜)燃料電池為例，在正負(fù)兩極間，用鍍有鉑鈀催化劑的高分子膜作電解質(zhì)。燃料箱中的氫被泵入到電池正極，負(fù)極則由空氣中提取的氧包圍著。

由于一個(gè)PEM電池只能產(chǎn)生不到1伏的電壓，因此需要做成類(lèi)似切片面包似的電池組件才可產(chǎn)生有效電壓。

數(shù)據(jù)顯示，燃料電池組的效率可以達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的3—4倍。更重要的是，使用這種燃料電池的主要對(duì)象是電動(dòng)汽車(chē)，避免了車(chē)體安裝笨重的電池，從而解決了電動(dòng)汽車(chē)的兩大缺陷：行駛距離較短;充電時(shí)間較長(zhǎng)。

車(chē)載的最新燃料電池，1罐氫氣可以保證汽車(chē)行駛300英里(約480公里)，燃料箱補(bǔ)充水時(shí)僅需5分鐘。值得注意的是，就像傳統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)一樣，燃料電池汽車(chē)也是零排放汽車(chē)(ZEVS)。

燃料電池的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其成本下降的速度。目前已耗資幾十億美元的充電電池——鋰離子技術(shù)，看起來(lái)短期不會(huì)有太大進(jìn)展，其發(fā)電成本高達(dá)2000美元/千瓦。燃料電池在這方面有著極大潛力和優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)，廣泛應(yīng)用PEM的障礙在于電解質(zhì)成本高，但是如果能找到廉價(jià)，性能堪比鉑鈀電解質(zhì)，且在氫氣里不易受雜質(zhì)(如二氧化碳)污染的其他替代物，那么這個(gè)問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。

此外，氫氣的供應(yīng)也是一個(gè)難題。美國(guó)目前約有100個(gè)氫氣供能站，但大部分面向工廠、軍隊(duì)、政府部門(mén)和出于私人用途的研究機(jī)構(gòu)，向公眾開(kāi)放的寥寥無(wú)幾。盡管，加州計(jì)劃未來(lái)十年斥資2000萬(wàn)美元建造100座加氫站，但在全國(guó)范圍內(nèi)新建加氫站預(yù)計(jì)將耗資200億美元。

再往上游看，目前工業(yè)氫能(用于煉油原料)由蒸汽加工天然氣法而來(lái)。該過(guò)程并不清潔。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)，科羅拉多州的聯(lián)邦研究機(jī)構(gòu)用蒸汽法生產(chǎn)1 千克氫氣，便生成11.9千克二氧化碳。以本田Clarity車(chē)為例，行駛能力為68英里/千克氫，意味著會(huì)有175克/英里的二氧化碳廢氣排入大氣。

相比之下，大眾的小型柴油車(chē)廢氣排放145克/英里，豐田普銳斯汽油—電動(dòng)兩用車(chē)廢氣排放167克/英里，這些都要比燃料電池汽車(chē)更加清潔。

我們是否可以認(rèn)為，盡管化石燃料經(jīng)開(kāi)采、精煉后，再到汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒會(huì)釋放碳排放物，但高質(zhì)量的碳?xì)浠衔镌趦?nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒過(guò)程日趨變得清潔。就能源被轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的整個(gè)過(guò)程而言，傳統(tǒng)汽車(chē)的排放量正穩(wěn)步減少，因而所謂的零排放汽車(chē)將被淘汰出局?

要想實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)，必須通過(guò)清潔但高成本的電解水過(guò)程提取氫，而不能用廉價(jià)但重污染的天然氣蒸汽法。而且用電將水分解為氫氧本身不會(huì)生成溫室氣體。唯一可行的辦法就是完全依靠風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源，或水電和核能。

然而，可再生能源的規(guī)模生產(chǎn)任重道遠(yuǎn)。而水電站耗資巨大，核能只能有待未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展。

沒(méi)有清潔的電能，被迫生產(chǎn)出的零排放電動(dòng)汽車(chē)和氫能汽車(chē)可能比普通燃油車(chē)污染更大。如果沒(méi)有政府扶持，每輛賣(mài)出的零排放汽車(chē)都可能賠錢(qián)。然而將成本轉(zhuǎn)嫁到消費(fèi)者身上，無(wú)疑是飲鴆止渴，不利于長(zhǎng)久發(fā)展。