新能源汽車背景下的氫燃料電池汽車探析

楊艷華 劉桂蕓

摘 要：隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)和綜合實(shí)力等方面的迅速提升，人們對(duì)于低碳經(jīng)濟(jì)和降低污染等的追求也在逐漸發(fā)展。同時(shí)，近幾年由于世界各個(gè)國(guó)家對(duì)于低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)行研究以及逐漸進(jìn)行新能源汽車的探索和研發(fā)。在本文中主要針對(duì)于現(xiàn)階段新能源汽車發(fā)展的大背景下的氫燃料汽車進(jìn)行綜合論述，以及對(duì)于其生產(chǎn)和未來的發(fā)展方向進(jìn)行綜合探究。氫燃料汽車的提出，主要是由于氫是宇宙中含量最多的元素，并且具有清潔和高能的優(yōu)點(diǎn)，其也成為了二十一世紀(jì)中最具有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉础２⑶译S著當(dāng)前國(guó)家對(duì)于新能源汽車的大力支持，相關(guān)政策也向氫能源有一定程度的傾斜，相信在未來其會(huì)有更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源;氫燃料汽車;低碳

在現(xiàn)階段，我國(guó)推行政策大力發(fā)展新能源汽車不僅僅是對(duì)于環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)也是我國(guó)在持續(xù)發(fā)展過程中的一條必經(jīng)之路。同時(shí)，現(xiàn)在這種情況下，氫燃料是最具有前景的汽車燃料之一，因此我國(guó)對(duì)其的發(fā)展極其重視。

1 新能源汽車發(fā)展背景

隨著人們生活品質(zhì)的逐漸提升，對(duì)于環(huán)境的要求已經(jīng)成為了當(dāng)前這個(gè)階段的主要矛盾。為了保持我國(guó)的長(zhǎng)久的持續(xù)性的發(fā)展，對(duì)于新能源汽車的研究進(jìn)程就必須要落實(shí)。我國(guó)能源戰(zhàn)略的主要內(nèi)容就是對(duì)于新能源汽車的研發(fā)，并且其對(duì)于更加良好的解決我國(guó)的能源和環(huán)保之間的問題具有極其重要的意義。當(dāng)前，新能源汽車的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)的市場(chǎng)開發(fā)，并且在未來可能獲得高速的發(fā)展，同時(shí)其對(duì)于我國(guó)的低碳生活的推行以及節(jié)能型社會(huì)的發(fā)展具有很大的推動(dòng)作用。但是在現(xiàn)階段的發(fā)展過程中，新能源汽車的發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)相對(duì)較為落后以及其消費(fèi)市場(chǎng)相對(duì)較為狹窄等問題也是亟待解決的。并且現(xiàn)階段，新能源汽車還并沒有實(shí)現(xiàn)全面的產(chǎn)業(yè)化，其大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究和發(fā)展。

2 我國(guó)氫燃料汽車發(fā)展現(xiàn)狀

由于國(guó)家政策對(duì)于氫燃料汽車的研究提供了大力的支持，使得其可以獲得穩(wěn)步發(fā)展。我國(guó)的氫燃料電池汽車商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的省份也在近幾年迅速增長(zhǎng)，直到2020年3月份，已經(jīng)有17個(gè)省份加入其中。在這些省份中，廣東和上海的氫燃料汽車運(yùn)營(yíng)量已經(jīng)突破了1000臺(tái)的大關(guān)。但是我國(guó)現(xiàn)階段所具備的氫燃料汽車技術(shù)相對(duì)于日本和韓國(guó)這些已經(jīng)推行新能源汽車的國(guó)家來說還相對(duì)較為落后，并且我國(guó)在燃料電池電堆以及質(zhì)子交換膜領(lǐng)域僅僅實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模的制造和研發(fā)。除此之外，我國(guó)的氫燃料汽車的銷售途徑主要是政府部門，個(gè)人購(gòu)買氫燃料汽車的數(shù)量極少。

3 氫燃料汽車發(fā)展可行性分析

氫燃料電池在工作過程中主要依靠氫氧結(jié)合來產(chǎn)生電力，從而幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何的污染，對(duì)于環(huán)境不會(huì)造成負(fù)擔(dān)，并且其在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化過程中的效率相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來說大大增加。氫燃料在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用是一個(gè)新的變革，具體的部分包括以下三個(gè)方面。

3.1 氫的生產(chǎn)

在工業(yè)生產(chǎn)中制備氫的方法主要通過化工原料或者是化石原料以及工業(yè)尾氣等來進(jìn)行還可以使用電解水的方法制備氫。但是，盡管我國(guó)每年可以生產(chǎn)兩千萬噸的工業(yè)制氫，但是利用的氫僅僅占據(jù)大概70%，其余的30%被放空排放，并沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)于氫的有效利用。并當(dāng)前我國(guó)具有大量的未并網(wǎng)的電能，在未來可能會(huì)大量采用電解水的方法來制備氫。

3.2 氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸

氫燃料汽車的大量應(yīng)用，氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題也是需要解決的重要問題。重要的運(yùn)輸氫的方法包括三種，分別是氣氫拖車運(yùn)輸、液氫罐車運(yùn)輸和氣氫管道運(yùn)輸。這三種方法中，氣氫拖車運(yùn)輸過程中，由于氫的密度相對(duì)較低，而儲(chǔ)氫罐的資種相對(duì)較高，因此在進(jìn)行運(yùn)輸過程中總重量中氫只占到了2%左右。也就是說，采用拖車進(jìn)行運(yùn)輸僅僅適合短距離和小批次的。而采用液氫罐車運(yùn)輸?shù)脑挘溥\(yùn)輸效率相對(duì)較高，并且單次運(yùn)量可以達(dá)到4000kg，因此這種方法僅僅適合長(zhǎng)距離的運(yùn)輸。但是在進(jìn)行氫的液化時(shí)會(huì)消耗大量的能量，并且對(duì)于儲(chǔ)氫罐的質(zhì)量要求相對(duì)較高，所需要對(duì)其進(jìn)行的投資力度就相對(duì)較大。也就是說，在三種運(yùn)輸過程中，氣氫管道運(yùn)輸具有相對(duì)較高的發(fā)展?jié)摿Α２⑶矣邢嚓P(guān)的一些研究發(fā)現(xiàn)，如果向天然氣管道中加注20%體積的氫氣，并不需要對(duì)其自身的管道進(jìn)行任何改動(dòng)。并且，我國(guó)現(xiàn)階段已經(jīng)形成了一個(gè)較為完整和規(guī)范的天然氣管道，這對(duì)于進(jìn)行氫的運(yùn)輸過程中的成本問題可以大大降低。同時(shí)，管道運(yùn)輸氫的限制因素主要是需求端，現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于氫能源的需求較低的是下游，而我國(guó)的管道運(yùn)輸工程也僅僅是處于一個(gè)剛剛起步的階段。在未來，還需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需求和各方面的限制因素等等進(jìn)行合理的調(diào)整。

3.3 氫燃料汽車和加氫站

加氫站對(duì)于使用氫燃料汽車來說是極其重要的，目前根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)一座城市的日供氫量保持在200kg的加氫站，其所需要的成本要大于1000萬人民幣。并且加氫站所需要的占地面積相對(duì)較大，這對(duì)于寸土寸金的大城市來說，所建設(shè)的數(shù)量不會(huì)太多。對(duì)于氫燃料汽車所需要進(jìn)行的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈來說，加氫站的建立是保證氫燃料汽車可以良好發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，而其中燃料電池系統(tǒng)和高壓儲(chǔ)氫罐是其核心問題。同時(shí)在燃料電池系統(tǒng)中所采用的催化劑也是相當(dāng)重要的影響因素，其對(duì)于鉑的需求量相當(dāng)高，如果是一臺(tái)氫燃料汽車消耗30g左右的鉑，則根據(jù)現(xiàn)階段的氫燃料電池系統(tǒng)對(duì)于鉑的需求量進(jìn)行計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，鉑的儲(chǔ)存量并不能維持氫燃料汽車在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模生產(chǎn)和使用，不能滿足人們的生活需求。

4 結(jié)束語

綜合以上幾個(gè)方面可以發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)進(jìn)行新能源汽車的發(fā)展探索過程中，盡管有政策上的大力支持，但是還需要針對(duì)其在發(fā)展和應(yīng)用過程中以及能源的儲(chǔ)存和利用還有其對(duì)于其他資源的需求等方面進(jìn)行綜合的分析，從而才能進(jìn)一步得出新能源汽車是否可以推廣的結(jié)論。由于氫燃料是現(xiàn)階段所接觸到的清潔并且具有大量能量的新型能源，因此將其應(yīng)用在汽車方面進(jìn)行研究探索。但是在這個(gè)過程中，氫燃料運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及應(yīng)用過程中都存在一些問題還沒有解決。也就是說，可能在未來的發(fā)展過程中，新能源汽車不僅僅只有氫燃料電池汽車這一種形式。通過上文的綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，氫燃料電池相對(duì)于傳統(tǒng)的柴油機(jī)來說具有更大的能量，并且可以安裝在商用車上，并且我國(guó)具有發(fā)展氫燃料汽車的優(yōu)良條件，希望在未來可以盡快實(shí)現(xiàn)汽車系能源汽車的大規(guī)模生產(chǎn)和使用。

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