1.氢能汽车的概念、技术特征及其运用

传统干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外，氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用。氢燃料电池具有发电效率高、环境污染少等优点，作为一项新型能源———氢燃料电池在电动车上具有很好的易用性和实用性。

燃料电池是一种化学电池，但是，它工作时需要连续地向其供给活物质———燃料和氧化剂，这又和其它普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释放出的能量转变为电能输出，所以才被称为燃料电池。具体来说，燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，通过催化剂的作用，使氢与氧发生化学反应，等温、高效、无污染地转化为电能的发电装置，其反应过程不涉及到燃烧，能量转化率可高达 80％，实际使用效率是普通内燃机的 2 倍以上。其燃料除氢气、石油外，还可使用天然气、甲醇、煤以及其它非石油基燃料，由于汽油中含有大量氢，世界各公司正在寻找合适的催化剂，以将汽油中的氢分解出来，供燃料电池使用。

燃料电池直接进行能量转换，最高工作温度约 80℃，不像传统内燃机发动机之高温燃烧现象；能量应用高效率，低污染排放，具备使用替代燃料可能性除纯氢气外，甲醇、汽油等液体燃料亦可经由重组为富氢气使用；低负载状态下较传统内燃机发动机拥有较佳效率；以燃料电池取代传统内燃机发动机的车辆，省能源可达50%以上，CO2排放降低 75%以上，大量减少有毒物质排放；燃料电池电动车补充燃料容易，可迅速获得动力，相较于传统电动车充电时间长的缺点，具机动性。

根据传统的习惯，把燃料氧化的化学能直接转换为电能的“发电装置”，仍然称为燃料“电池”，但其与一般的化学电池是完全不同的工作原理。

燃料电池的能量转换方式是燃料的化学能直接转换为电能，它能够使用多种燃料，可以是石油燃料也可以是有机燃料，并可使用包括再生燃料在内的几乎所有的含氢元素的燃料。

应该说质子交换膜燃料电池最有条件满足这些要求，其工作温度较低，它们能很快地达到所需的温度。研究表明，以甲醇为燃料的燃料电池，其燃料利用率是用汽油内燃机提供动力的车辆的 1.76 倍。在现有的燃料电池中，质子交换膜燃料电池的电力密度最大。

现在，大多数车辆生产商视质子交换膜燃料电池为内燃机的后继者，在这一进程中，运用不同车辆和在不同地区的试验进展顺利，用质子交换膜燃料电池为公共汽车提供动力的试验已在温哥华和芝加哥取得成功。德国的城市也进行了类似的试验，十个欧洲城市也在公共汽车上进行试验，伦敦和加利福尼亚也将计划在小型车辆上进行试验。燃料电池轿车在造价上与普通轿车相比约高 10％～15％，已具有一定的经济发展价值。在生产商能够有效地，大规模地生产质子交换膜燃料电池之前，需要解决的主要问题包括生产成本，燃料质量，以及电池的体积。

现在氢发动机主要的两种形式是氢氧燃料电池和氢内燃机。这两种形式的发动机在技术上已经取得了相当喜人的进步，几乎已经进入了最后的冲刺阶段。其中燃料电池汽车未来有更好的前景，而氢内燃机是现阶段一种很好的过渡产品。

氢燃料电池电动车排出的仅仅是水，而不是二氧化碳、氮氧化合物等有害气体，从根本上解决了制约汽车工业发展的能源和环境问题，氢燃料电池技术有以下好处：一是节能、转换效率高；二是灵活性大,适应性强,燃料多样化；三是排放达到零污染；四是有利于我国汽车产业的发展，通过发展燃料电池电动车技术，缩短与发达国家汽车产业的差距；五是产出物不需进行净化处理和消声处理，整个燃料电池系统容易实现自动化系统管理；六是车辆性能接近内燃机汽车，结构简单和运行平稳。在车辆上可以根据车辆的轴荷分配、车辆有效空间的利用等具体情况，灵活、机动地进行总布置。因此开发燃料电池汽车，在能源环保形式日益严峻的情况下备受瞩目。

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