國(guó)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展
——性能、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)

編譯/辛妍

國(guó)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展
——性能、優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)

編譯/辛妍

五年前，各大主要汽車(chē)展上都是電池電動(dòng)車(chē)占主導(dǎo)地位。但是現(xiàn)在，電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)行駛在世界各地的公路上，并且銷(xiāo)售速度相對(duì)穩(wěn)定，似乎汽車(chē)展上的營(yíng)銷(xiāo)魔咒也發(fā)生了改變，變成了氫燃料電池。

氫燃料電池汽車(chē)與電池電動(dòng)汽車(chē)（純電動(dòng)汽車(chē)，BEV）類(lèi)似，因?yàn)樗鼈円彩鞘褂酶唠妷弘妱?dòng)機(jī)推動(dòng)車(chē)輛。然而，不同于電池電動(dòng)汽車(chē)，燃料電池汽車(chē)配備了氫燃料罐（或燃料箱）和燃料電池系統(tǒng)，以產(chǎn)生電力來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。因此，燃料電池汽車(chē)使用車(chē)載燃料罐中存儲(chǔ)的氫氣，加油（加注氫氣）只需要幾分鐘；而電池汽車(chē)是依靠存儲(chǔ)在高壓電池中的電能供電。所以，燃料電池汽車(chē)能夠提供電池電動(dòng)汽車(chē)那樣的環(huán)境效益，但它們行駛范圍更長(zhǎng)，而加油時(shí)間更短。

2014年11月的洛杉磯車(chē)展開(kāi)幕之前，豐田公司在Newport海灘的新聞發(fā)布會(huì)上揭開(kāi)了Mirai燃料電池轎車(chē)的神秘面紗，成為了當(dāng)時(shí)最大的綠色汽車(chē)新聞。這款300英里里程范圍的汽車(chē)將會(huì)于2015年秋季在美國(guó)的加利福尼亞州上市。豐田公司估計(jì)，到2015年底，美國(guó)公路上將有200名駕駛著Mirai的司機(jī)，而到2017年底，這一數(shù)字將累計(jì)達(dá)到3000。

本文將首先介紹燃料電池汽車(chē)的性能及優(yōu)勢(shì)，隨后指出其發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)及和各國(guó)的一些推廣支持政策，最后介紹最新的相關(guān)技術(shù)發(fā)展，以期讓讀者更好地了解燃料電池汽車(chē)，并為我國(guó)發(fā)展燃料電池汽車(chē)提供借鑒。

燃料電池汽車(chē)的主要性能

燃料電池汽車(chē)（fuel cell vehicle，F(xiàn)CV）或者燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（fuel cell electric vehicle，F(xiàn)CEV）是一種使用燃料電池為其車(chē)載電動(dòng)機(jī)供電的汽車(chē)。燃料電池不需要充電，而是可以通過(guò)加注氫氣實(shí)現(xiàn)再充滿。使用氫的燃料電池汽車(chē)只排放水和熱，沒(méi)有尾氣污染物，因此被認(rèn)為是零排放車(chē)輛。但實(shí)際上，除非氫燃料電池中使用的氫是通過(guò)可再生能源生產(chǎn)的，否則生產(chǎn)氫氣就一定會(huì)產(chǎn)生污染物。

同時(shí)，燃料電池汽車(chē)也相當(dāng)注重安全性。通過(guò)滿足由汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)（Society of Automotive Engineers）和其他標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)制造商致力于讓燃料電池電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)同樣安全，甚至是更安全。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)有必要的安全系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于在意外發(fā)生時(shí)保護(hù)乘客和急救人員。最重要的是，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)與常規(guī)車(chē)輛一樣，要達(dá)到國(guó)家公路交通安全管理局（National Highway Traffic and Safety Administration）設(shè)立的安全要求。

燃料電池汽車(chē)從外面看起來(lái)很像傳統(tǒng)車(chē)輛，但里面卻包含著在今天的車(chē)輛中無(wú)法找到的高科技組件。最明顯的區(qū)別燃料電池組，它能將存儲(chǔ)在車(chē)中的氫氣與空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)用來(lái)推動(dòng)車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)。典型的燃料電池汽車(chē)的主要組件包括電動(dòng)機(jī)（Electric Motor，能比內(nèi)燃機(jī)更安靜、平穩(wěn)和高效地驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，而且需要較少的維護(hù)）、燃料電池組（Fuel Cell Stack，將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)換為電，為電動(dòng)馬達(dá)提供電力）、高輸出電池（High-output Battery，存儲(chǔ)由再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量，并為電動(dòng)馬達(dá)提供補(bǔ)充電力）、儲(chǔ)氫罐（Hydrogen Storage Tank，儲(chǔ)存在極高壓力下壓縮的氫氣以增加行駛里程范圍）和功率控制單元（Power Control Unit，控制電流）。氫燃料電池汽車(chē)的主要性能描述歸納總結(jié)如下表。

燃料電池汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)

燃料電池汽車(chē)在兩個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域領(lǐng)先創(chuàng)新：一是能源基礎(chǔ)設(shè)施，可促進(jìn)氫社會(huì)；二是可持續(xù)的移動(dòng)性，可克服全球環(huán)境和能源問(wèn)題。

為什么當(dāng)今燃料經(jīng)濟(jì)非常重要呢？首先，它可以省錢(qián)，選擇能夠滿足需求的最有效的車(chē)輛，每年可以最多節(jié)約1400美元的燃油費(fèi)用；其次，它可以減少氣候變化，因?yàn)槿紵秃筒裼退a(chǎn)生的二氧化碳都會(huì)導(dǎo)致全球氣候變化；再次，它可以降低石油依賴(lài)度成本，因?yàn)閷?duì)石油的依賴(lài)會(huì)使經(jīng)濟(jì)容易受到石油市場(chǎng)操縱和價(jià)格沖擊的影響；最后，它能夠提高能源的可持續(xù)性。因?yàn)槭褪且环N不可再生資源，因此我們不可能無(wú)限期維持現(xiàn)有的利用率，現(xiàn)在明智地使用它能夠讓我們有時(shí)間找到更具持續(xù)性的替代技術(shù)和燃料。

正因?yàn)槿绱耍剂想姵仄?chē)具有內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)。

首先，使用燃料電池汽車(chē)可以減少溫室氣體排放量。以汽油和柴油為動(dòng)力的車(chē)排放主要成分為二氧化碳的溫室氣體（GHGs），導(dǎo)致全球氣候變化。以純氫為動(dòng)力的燃料電池汽車(chē)不排放溫室氣體，排放的只有熱和水。取決于不同的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)燃料電池汽車(chē)所需的氫會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，但是遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)的汽油和柴油車(chē)輛排放。即使燃料來(lái)自最骯臟的氫氣來(lái)源——天然氣，與汽油動(dòng)力汽車(chē)相比，今天的早期燃料電池汽車(chē)也能減少超過(guò)30%的溫室氣體排放量。而未來(lái)的可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)（例如現(xiàn)在加利福尼亞州的要求）將會(huì)讓氫氣更清潔。

表1：氫燃料電池汽車(chē)的主要性能描述

其次，推廣燃料電池汽車(chē)能夠減少對(duì)石油的依賴(lài)。之所以如此，是因?yàn)闅淇梢援a(chǎn)自國(guó)內(nèi)資源，如天然氣和煤炭，以及水、沼氣和農(nóng)業(yè)廢棄物等可再生資源。這將減小本國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)其他國(guó)家的依賴(lài)性，并且更不易受到日益動(dòng)蕩的石油市場(chǎng)中的油價(jià)沖擊。

再次，使用燃料電池汽車(chē)會(huì)產(chǎn)生較少的空氣污染物。在美國(guó)，空氣中的煙霧和有害顆粒物等很大一部分是來(lái)自于公路車(chē)輛排放的污染物。而以純氫為動(dòng)力的燃料電池汽車(chē)不會(huì)排放有害污染物。如果氫氣產(chǎn)生自化石燃料，會(huì)產(chǎn)生一些污染物，但遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)汽車(chē)尾氣排放量。

氫燃料電池汽車(chē)具有雙重優(yōu)勢(shì)，它既有傳統(tǒng)汽車(chē)的行駛范圍和加油過(guò)程，同時(shí)又有以電力為動(dòng)力的駕駛的娛樂(lè)性和環(huán)境優(yōu)勢(shì)。因此，燃料電池汽車(chē)不僅僅是環(huán)保車(chē)，它也非常有駕駛樂(lè)趣，并能提供便利性和高性能。

除了私家車(chē)和公司用車(chē)，目前還有超過(guò)100輛燃料電池公共汽車(chē)部署在全世界，加拿大惠斯勒（Whistler）、美國(guó)舊金山、德國(guó)漢堡、中國(guó)上海、英國(guó)倫敦、巴西圣保羅以及其他一些城市都有。與柴油公共汽車(chē)和天然氣公共汽車(chē)相比，燃料電池公共汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性高出約30%～141%。

燃料電池汽車(chē)所面臨的巨大挑戰(zhàn)

2014年，氣候博客人、前美國(guó)能源部官員Joseph Romm用三篇文章來(lái)批評(píng)氫燃料電池汽車(chē)。他說(shuō)，燃料電池汽車(chē)仍然沒(méi)有解決以下問(wèn)題：車(chē)輛的高成本、燃料的高成本，以及缺乏燃料輸送基礎(chǔ)設(shè)施。實(shí)際上，要讓燃料電池汽車(chē)成為消費(fèi)者眼中成功的、有競(jìng)爭(zhēng)力的選擇，必須要克服下面所列出的各方面的挑戰(zhàn)。

首先是車(chē)輛成本。目前，雖然燃料電池汽車(chē)比傳統(tǒng)汽車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)都要昂貴，但實(shí)際上成本已經(jīng)大大降低，并且正在接近美國(guó)能源部制定的2017年的目標(biāo)（即30美元/kW）。為了能讓燃料電池汽車(chē)與傳統(tǒng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，制造商必須不斷降低生產(chǎn)成本，特別是燃料電池組和氫存儲(chǔ)的成本。

其次是如何實(shí)現(xiàn)車(chē)上的氫存儲(chǔ)。有些燃料電池汽車(chē)能夠存儲(chǔ)足夠的氫，從而讓行駛里程范圍與汽油車(chē)輛無(wú)異（大約300到400英里，約合480到640公里）。但是，要在不損害客戶(hù)對(duì)空間、性能、安全或成本的期望的情況下，讓不同品牌和型號(hào)的車(chē)輛都實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，并不容易。理論上，燃料電池汽車(chē)比傳統(tǒng)汽車(chē)能效更高，與等重量的汽油相比，氫氣包含高三倍的能量。但是，與等體積的汽油相比，氫氣所包含的能量只有其1/3，因此很難存儲(chǔ)足夠的氫來(lái)讓燃料電池汽車(chē)與加滿汽油的車(chē)跑得一樣遠(yuǎn)，至少在尺寸、重量和成本限制下是如此。目前，已經(jīng)在探索各種氫存儲(chǔ)方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)（見(jiàn)表2）。

再次，是燃料電池耐用性和可靠性。燃料電池系統(tǒng)尚未如同內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一樣持久耐用，特別是在一定的溫度和濕度范圍內(nèi)更是如此。專(zhuān)家認(rèn)為，要讓燃料電池汽車(chē)能夠與汽油車(chē)競(jìng)爭(zhēng)，電池的預(yù)期壽命要達(dá)到15萬(wàn)英里才行，而目前才只有7.5萬(wàn)英里。

另外，還有如何讓消費(fèi)者獲得氫氣。當(dāng)前氫氣生產(chǎn)、輸送和分配的基礎(chǔ)設(shè)施尚無(wú)法支持燃料電池汽車(chē)的廣泛使用。在燃料電池電動(dòng)汽車(chē)成為現(xiàn)實(shí)之前，加油站需要投資，使之具有加注氫氣罐的能力。但是，由于目前道路上的這類(lèi)客戶(hù)極少，因此現(xiàn)有的加油站不大可能進(jìn)行這項(xiàng)投資。目前，全美國(guó)也就總共只有12個(gè)氫燃料加注站。因此，氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題何時(shí)真正得到解決是個(gè)大問(wèn)題。

最后，就是公共教育。在燃料電池技術(shù)的好處實(shí)現(xiàn)之前，必須讓消費(fèi)者先接受這一技術(shù)。如同任何新的車(chē)輛技術(shù)，當(dāng)燃料電池汽車(chē)第一次進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)候，消費(fèi)者可能會(huì)在可靠性和安全性方面有顧慮。此外，他們必須熟悉一種新的燃料。而公共教育可以加速這一進(jìn)程。

圖1：不僅僅是環(huán)保車(chē)輛的燃料電池汽車(chē)

事實(shí)上，與氫燃料汽車(chē)相關(guān)的運(yùn)輸、存儲(chǔ)和生產(chǎn)成本都還過(guò)高，這是氫燃料汽車(chē)推廣的巨大障礙。更有甚者，Joseph Romm認(rèn)為，不論是現(xiàn)在還是將來(lái)，用可再生能源來(lái)產(chǎn)生氫氣在經(jīng)濟(jì)上都是不可行的。而綠色技術(shù)媒體（GreenTech Media）在2014年也得出了類(lèi)似的結(jié)論。因此，要推廣燃料電池汽車(chē)，確實(shí)是任重而道遠(yuǎn)。

各國(guó)致力于發(fā)展燃料電池汽車(chē)

美國(guó)

2003年，美國(guó)總統(tǒng)喬治·布什提出氫燃料倡議（Hydrogen Fuel Initiative，HFI），該倡議旨在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用氫燃料電池和基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，以加快燃料電池汽車(chē)的商業(yè)推廣。到2008年，美國(guó)已經(jīng)對(duì)該項(xiàng)目投資達(dá)10億美元。

雖然在2009年的時(shí)候美國(guó)能源部長(zhǎng)朱棣文（Steven Chu）斷言，在未來(lái)的10到20年，氫氣車(chē)輛都不會(huì)可行，但是，在2012年，朱指出，隨著天然氣價(jià)格的下降和氫氣改進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，燃料電池汽車(chē)在經(jīng)濟(jì)上將更加可行。因此，美國(guó)政府繼續(xù)致力于支持燃料電池汽車(chē)。

2013年，美國(guó)能源部（Department of Energy，DOE）宣布高達(dá)400萬(wàn)美元的計(jì)劃，用于繼續(xù)發(fā)展先進(jìn)的氫存儲(chǔ)系統(tǒng)。2013年5月，能源部推出H2USA方案，重點(diǎn)推進(jìn)美國(guó)的氫基礎(chǔ)設(shè)施。也在是2013年，加利福尼亞州州長(zhǎng)Jerry Brown簽署AB 8法案，要在未來(lái)10年內(nèi)每年撥款2000萬(wàn)美元，建設(shè)多達(dá)100個(gè)氫氣燃料加注站。2014年5月，加利福尼亞州能源委員會(huì)出資4660萬(wàn)美元建設(shè)28個(gè)氫氣燃料加注站。

表2：氫存儲(chǔ)方法比較

美國(guó)加利福尼亞州大學(xué)歐文分校（University of California Irvine）先進(jìn)電力和能源項(xiàng)目（Advanced Power and Energy Program，APEP）的研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)建立68個(gè)站，就可以處理至少10000輛燃料電池汽車(chē)。而這些站正在逐漸成為現(xiàn)實(shí)。到2015年底，加利福尼亞州的9個(gè)現(xiàn)役氫燃料補(bǔ)給站中的3個(gè)，以及17個(gè)新建的站將向一般公眾開(kāi)放，并且有28個(gè)站預(yù)計(jì)要到2016年底交付，意味著短期內(nèi)氫燃料補(bǔ)給站的總數(shù)將達(dá)到48個(gè)。為在美國(guó)推廣其燃料電池汽車(chē)，豐田汽車(chē)公司將繼續(xù)支持發(fā)展便捷、可靠的氫燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施。上述48個(gè)氫燃料補(bǔ)給站中的19個(gè)將使用豐田公司提供的730萬(wàn)美元的貸款支持，由FirstElement Fuels建造。豐田公司還宣布要為美國(guó)東北部地區(qū)發(fā)展氫燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施做出更多的努力。在2016年，Air Liquide將與豐田公司合作，目標(biāo)是要在紐約、新澤西、馬薩諸塞、康涅狄格和羅德島這五個(gè)州共建設(shè)12個(gè)補(bǔ)給站。由于東北部的五個(gè)州氣候寒冷，因此，冬季會(huì)嚴(yán)重限制電池電動(dòng)汽車(chē)的行駛范圍，在這些地區(qū)燃料電池汽車(chē)應(yīng)該更有優(yōu)勢(shì)。

除此之外，為推廣燃料電池汽車(chē)，客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)燃料電池汽車(chē)也會(huì)享受許多優(yōu)惠政策。比如在加利福尼亞州，許多購(gòu)買(mǎi)燃料電池汽車(chē)的客戶(hù)可以得到聯(lián)邦和州政府提供的高達(dá)13000美元的獎(jiǎng)勵(lì)，意味著如果購(gòu)買(mǎi)豐田Mirai，其購(gòu)買(mǎi)價(jià)格可以降至45000美元以下。另外，在加利福尼亞州，Mirai有資格獲得“白色標(biāo)簽”，從而能夠在只有單一乘員的情況下，使用拼車(chē)車(chē)道（carpool lane），這對(duì)于交通高峰時(shí)段無(wú)疑是個(gè)很大的激勵(lì)政策。而為了推廣豐田Mirai，豐田汽車(chē)公司打算在前三年提供免費(fèi)的氫加油，目前現(xiàn)代對(duì)它的途勝（Tucson）燃料電池休旅車(chē)的承租人就采用了這種方法。并且，豐田公司將為所有的燃料電池組件提供8年或者10萬(wàn)英里保修。

日本

氫燃料電池汽車(chē)要想成功，就需要在他們銷(xiāo)售的每個(gè)區(qū)域都有足夠數(shù)量的公共氫氣加注站。針對(duì)要在多個(gè)國(guó)家建立電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施，汽車(chē)制造商已經(jīng)開(kāi)展了宣傳活動(dòng)。但是，由于氫燃料加注站的成本要高得多，因此，類(lèi)似的努力就會(huì)更加困難。盡管如此，作為其“氫經(jīng)濟(jì)”愿景的一部分，日本國(guó)家政府已經(jīng)表現(xiàn)出對(duì)燃料電池汽車(chē)強(qiáng)有力且持續(xù)的支持與承諾。

2015年7月1日，日本三個(gè)最大的汽車(chē)制造商——本田、日產(chǎn)、豐田——發(fā)表聯(lián)合聲明，表示將聯(lián)合努力，以支持建造新的氫氣加油站。在聲明中，這三家企業(yè)討論了細(xì)節(jié)內(nèi)容，所采取的措施將包括承銷(xiāo)一些建設(shè)氫氣加油站的基礎(chǔ)設(shè)施公司所產(chǎn)生的運(yùn)營(yíng)成本。基于此，汽車(chē)制造商將涵蓋項(xiàng)目中所涉及的加油站1/3的運(yùn)營(yíng)成本，每個(gè)加油站的份額大約為1100萬(wàn)日元（約合9萬(wàn)美元）。在每個(gè)財(cái)年，運(yùn)營(yíng)商必須重新申請(qǐng)資助。但到目前為止，汽車(chē)制造商尚未表示獲得支持的加油站的數(shù)量是否有限制。聲明指出，在燃料電池汽車(chē)確立市場(chǎng)地位，并且氫氣加油站基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步入正軌前，該項(xiàng)目將一直運(yùn)行。汽車(chē)制造商們認(rèn)為，這預(yù)計(jì)會(huì)到大約2020年。

日本的氫加油基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目將在政府的巨大努力下展開(kāi)，以促進(jìn)燃料電池的各種用途。日本首相安倍晉三（Shinzo Abe）將國(guó)家氫加油站網(wǎng)絡(luò)看作是其“氫社會(huì)”的一部分，在“氫社會(huì)”中，燃料電池不僅為汽車(chē)提供動(dòng)力，還為家庭和辦公樓宇等提供電力。在氫燃料加注站方面，日本已經(jīng)于2014年建成第一個(gè)商業(yè)氫燃料加注站，并有40個(gè)新站在計(jì)劃中。東京市政府計(jì)劃在2020年前，在其管轄范圍內(nèi)資助建造35個(gè)站，而2020年正是東京主辦夏季奧運(yùn)會(huì)的年份。

除了美國(guó)和日本，目前德國(guó)已經(jīng)草擬了氫氣加油網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，計(jì)劃要建設(shè)50個(gè)氫氣加注站。同時(shí)，草案要求所有的氫氣都要產(chǎn)生自可再生能源，從而讓汽車(chē)從井到車(chē)輪（wells-towheels）的碳足跡能與電動(dòng)汽車(chē)相比。

燃料電池汽車(chē)最新相關(guān)技術(shù)

不同類(lèi)型的燃料電池包括聚合物電解質(zhì)膜（polymer electrolyte membrane，PEM）燃料電池、直接甲醇燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、改良甲醇燃料電池和再生燃料電池。而目前車(chē)輛中最常見(jiàn)的燃料電池是聚合物電解質(zhì)膜電池。

2012年，英國(guó)研制成功的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池能在較低的溫度下操作，比其它燃料電池更小，更輕，使得它們更適合用于小汽車(chē)和貨車(chē)。英國(guó)的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池系統(tǒng)可將汽車(chē)總擁有成本降到低于36美元/kW，從而讓燃料電池電動(dòng)汽車(chē)足以在成本上與內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。如果使用該技術(shù)，到2050年可以將燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)總份額從原有預(yù)期的25%提高到34%，相當(dāng)于在全球增加了200萬(wàn)輛燃料電池電動(dòng)汽車(chē)，這等同于300億美元的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池市場(chǎng)價(jià)值，以及全球2.6億噸的二氧化碳節(jié)余。

在2015年4月，一直致力于開(kāi)發(fā)酶方法的弗吉尼亞理工大學(xué)（Virginia Tech）生物系統(tǒng)工程系的教授Percival Zhang研究成功了一種直接從植物中制造氫氣的新方法。Zhang的方法是“無(wú)細(xì)胞”的，也就意味著不需要像發(fā)酵一樣使用微生物。相反，該方法使用酶，把復(fù)雜的糖類(lèi)（比如那些在植物材料中找到的糖）分解成組件成分。目前，他的實(shí)驗(yàn)表明，這一過(guò)程能夠有效地將玉米秸稈（這是美國(guó)最富的農(nóng)業(yè)廢物產(chǎn)品）轉(zhuǎn)化為氫燃料。張和他的同事們已經(jīng)證明，相比于傳統(tǒng)的發(fā)酵方法，該過(guò)程能讓每單位的糖多產(chǎn)生三倍的氫。目前這項(xiàng)技術(shù)仍處在初期階段，僅使用一兩毫升的反應(yīng)器在小規(guī)模內(nèi)得到了驗(yàn)證。但張教授說(shuō)，這種方法與現(xiàn)在使用微生物從有機(jī)材料中生產(chǎn)氫的過(guò)程（包括纖維素乙醇）幾乎一樣快，并且一樣有能效。張教授的下一個(gè)目標(biāo)是提高生產(chǎn)規(guī)模，將其從幾毫升提高到一升，并且他希望三年內(nèi)能夠在加油站中應(yīng)用這一過(guò)程。如果可能，這一方法將會(huì)成為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式，這或許能夠?yàn)橐揽哭r(nóng)業(yè)廢棄物的氫氣加氣站鋪平道路。張教授甚至設(shè)想，如果該過(guò)程被證實(shí)可行的話，未來(lái)汽車(chē)可以有一個(gè)車(chē)載反應(yīng)器，將糖轉(zhuǎn)化為燃料。但是，目前該技術(shù)也存在一些問(wèn)題。首先，其潛在的成本尚不確定，要真正變成大規(guī)模的可用商業(yè)化可行過(guò)程還有很長(zhǎng)的路要走。其次，這一過(guò)程取決于酶，而張教授的技術(shù)中需要的酶的成本相當(dāng)高。并且，目前尚不清楚大規(guī)模時(shí)該酶是否足夠穩(wěn)定。但無(wú)論如何，該方法為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的提取氫帶來(lái)了希望。

雖然燃料電池汽車(chē)和為其加注氫的基礎(chǔ)設(shè)施目前都還處于早期部署階段，但燃料電池汽車(chē)卻有可能對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生革命性的影響。如果氫燃料能夠成為一種可行的低碳能源載體，那么要提高能源安全，實(shí)現(xiàn)能源來(lái)源的多樣化，同時(shí)減少溫室氣體排放，氫動(dòng)力燃料電池汽車(chē)可能是重要的長(zhǎng)期的解決方案。要真正將燃料電池技術(shù)從一個(gè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目轉(zhuǎn)變成一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的解決方案，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的零排放，這不僅是汽車(chē)制造商的任務(wù)，也是整個(gè)社會(huì)的任務(wù)。無(wú)疑，未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。