氢燃料电池轿车的环境效益剖析

氢燃料电池轿车的环境效益剖析
【《我国新动力》杂志王文亮/文】石油、煤炭、天然气焚烧产品首要是二氧化碳，构成地球温度逐年升高。一起，化石燃猜中还含有杂质，特别是硫、氮、磷、砷等，焚烧产品酸性，构成大气污染和酸雨，并且还导致温室效应的加重，影响皮肤，引起哮喘等多种呼吸道疾病。我国的动力结构以煤为主（约占75％左右），且跟着经济建造的敏捷开展，动力的耗费量日益添加。
　　
　　针对这些状况，咱们有必要找到一种储量大、后续性强、热功率高、贮存方法多的环保型清洁动力，氢动力正是这样一种优质动力。在石化燃料日益减少的状况下，我国动力原本就不占优势再加之人均资源占有缺乏，这就必定要求我国有必要比其他国家更注重后续动力的开发运用，而轿车这种机动性强的现代交通东西只能选用“含能体动力”，所以氢动力无疑成为一个新式的热门。
　　
　　一、氢燃料电池车的原理
　　
　　氢燃料电池车的作业原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板(负极)，经过催化剂(铂)的效果，氢原子中的一个电子被别离出来，失掉电子的氢离子(质子)穿过质子交流膜，抵达燃料电池阴极板(正极)，而电子是不能经过质子交流膜的，这个电子，只能经外部电路，抵达燃料电池阴极板，然后在外电路中发作电流。电子抵达阴极板后，与氧原子和氢离子从头结合为水。因为供给给阴极板的氧，能够从空气中取得，因而只需不断地给阳极板供给氢，给阴极板供给空气，并及时把水(蒸气)带走，就能够不断地供给电能。燃料电池宣布的电，经逆变器、控制器等设备，给电动机供电，再经传动体系、驱动桥等带动车轮滚动，就可使车辆在路上跋涉。与传统轿车比较，燃料电池车能量转化功率高达60-80%，为内燃机的2～3倍。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是水，它自身作业不发作一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。
　　
　　因而，氢燃料电池轿车是真实意义上的零排放、零污染轿车，氢燃料是完美的轿车动力！
　　
　　二、氢燃料电池车的环境效益剖析
　　
　　1氢燃料电池轿车的优势剖析
　　
　　（1）从长远来看，轿车产业必定要走一条可持续开展的路途，石油、天然气、煤炭等资源不行再生，毕竟会有干涸的一天，人类终究必定要运用可再生动力或许代替动力。而氢的最大来历是水，特别是海水，依据核算9吨水能够出产出1吨氢（及8吨氧），氢气焚烧热值是28900千卡/公斤，并且氢与氧的焚烧产品便是水，因而，水能够再生。由此可见，以水为质料制氢，可使氢的制取和运用完成良性循环，取之不尽，用之不竭。氢作为轿车代用燃料具有杰出的跋涉加快性、燃料适应性、低温起动性好、超低排放、全工况高功率等长处。
　　
　　（2）我国氢的来历极为丰厚，技能水平也有了必定的根底，水电解制氢、生物质气化制氢等制氢办法已构成规划。其间贱价电电解水制氢办法在往后仍将是氢能规划制备的首要办法。别的，用氢代替煤和石油，不需对现有的技能装备作严重的改造，现在的内燃机稍加改装即可运用，这能够下降氢能运用本钱。
　　
　　（3）氢焚烧的产品是水，不会污染环境，真实完成了零污染的方针。
　　
　　2燃油轿车与氢燃料电池轿车的环境目标比较
　　
　　2.1燃油轿车环境目标
　　
　　传统燃油轿车在运转进程中会发作很多的有害气体,不光污染环境,还影响人类健康。污染物首要包含：
　　
　　（1）碳氢化合物（HC）：轿车尾气的碳氢化合物中含苯、甲苯和二甲苯等有害物质。其间以苯的危害最大,它是一种致癌物质。
　　
　　（2）氮氧化合物(NOx)：这是一种激烈的腐蚀剂,对人的呼吸体系有影响效果,会引起气管炎、肺炎等,削弱血液输氧功用。
　　
　　（3）一氧化碳(CO)：它是一种无色、无臭的有毒气体,经过呼吸道进入人体后,会构成人体内部缺氧,危害中枢神经体系,轻则头晕、头痛、四肢无力、视力受损,重则中毒逝世。
　　
　　（4）二氧化硫(SO2)：这是一种无色无味的气体,能危害人的肝、肾和心脏,对呼吸体系有激烈的影响效果。此外,二氧化硫仍是导致酸雨的重要原因,给国民经济带来严重损失。
　　
　　（5）臭氧(O3)：臭氧对人体的器官和肺部均有危害效果,对心脏、肝等器官也有不良影响。此外,燃油轿车的尾气中还含有发作温室效应的CO2,导致酸雨的氮氧化合物和硫化物等
　　
　　2.2氢燃料电池车环境目标
　　
　　氢燃料电池轿车以氢为燃料、蓄电池的电能为动力，排放物中无污染物。表1比较了燃油轿车和氢燃料电池轿车的废气（首要成分）排放。
　　
　　表1燃油轿车和氢燃料电池轿车的废气（首要成分）排放比较
　　
　　废气组成
　　
　　燃油轿车
　　
　　氢燃料电池轿车
　　
　　CO
　　
　　17.0g/km
　　
　　0
　　
　　HC
　　
　　2.7g/km
　　
　　0
　　
　　NOx
　　
　　0.74g/km
　　
　　微量
　　
　　CO2
　　
　　320g/km
　　
　　0
　　
　　由表1能够看出，氢燃料电池轿车基本上是零排放，在环保效果上比燃油轿车有更大的优势。
　　
　　三、氢燃料电池轿车在实际中的运用
　　
　　代表车型：通用Sequel氢燃料电池车与氢内燃机动力技能相似，氢燃料电池动力技能也是以氢为能量源。不同的是氢内燃机动力技能是将氢直接作为燃料在发动机中焚烧以取得动力，而氢燃料电池则是将氢在燃料电池中经化学效果转化为电能，然后靠电动机来驱动轿车。在此范畴，通用是名副其实的领导者，其代表作便是通用Sequel氢燃料电池车。
　　
　　尽管早在2005年的上海车展就上台露脸，可是通用Sequel氢燃料电池车却一直以来被认为是燃料电池车范畴的经典之作。因为与之前的燃料电池车比较，通用Sequel氢燃料电池车在可驾驭性方面取得了突破性的前进，其动力体现与驾驭性都堪与现在运用汽油燃料的轿车产品比美。
　　
　　通用Sequel氢燃料电池车经过选用线传控制技能，不只提高了车辆安全性、简化了维护程序、拓宽了规划自由度，并且也更环保。其简直一切的驱动和控制组件都安装在28厘米厚的底盘结构上，简直每个方面的功能体现都比现有的传统轿车更胜一筹——更敏捷、更平稳、更便于控制、便于出产、更漂亮也更安全，最重要的是，它只排放水蒸气，彻底没有污染。
　　
　　四、氢燃料电池车的开展前景：
　　
　　1氢燃料电池轿车推行的约束要素
　　
　　尽管氢燃料电池轿车在环保方面有很大的优势，可是它还处于开展的初级阶段。约束其开展的首要要素有：
　　
　　（1）出产本钱高：现在，氢的来历一般是天然气和沼气。此外，能够经过电解水将氢和氧别离而提取氢。而电能则能够经过煤或核反响堆发电来发作。因为氢的提取需求耗费其他动力，因而，假如运用煤、天然气、沼气等碳氢燃料来提取氢，则会排出导致温室效应的气体。选用风力和太阳能能够处理这一问题，但这种开发方法费用太高，然后导致氢燃料电池轿车的本钱添加。此外，一些辅佐设备如氢燃料加注站的建造也要费些时日。
　　
　　（2）能量密度小且储运不方便：氢燃料贮存困难，有走漏和气化的问题，包含爆燃、回火、早燃等问题有待处理。
　　
　　综上所述，氢燃料尽管污染低，可是贮存困难，有走漏和气化的问题，包含爆燃、回火、早燃等问题有待处理。氢气的出产办法有多种，但只要在处理了其本钱、贮存等问题往后才有或许批量运用。
　　
　　2加快氢燃料电池轿车推行的对策
　　
　　开展合适我国国情的低本钱高效环保的大规划制氢技能
　　
　　依据我国煤炭资源丰厚的特色，应着重开展高效、低污染的集中式煤气化大规划制氢，要加强对煤炭气化进程中CO2捕捉和封存技能的研讨，一起应要点加强我国有必定根底的、具有长时间开展前景的可再生动力制氢技能。跟着我国核能技能的日渐老练，应逐渐探究可控核能制氢技能。
　　
　　开展高效的氢贮存技能
　　
　　现在我国对储氢资料的研讨比较活泼，研讨内容触及到了高压储氢、碳纳米管储氢、新式合金储氢、有机化合物储氢、碳凝胶储氢、玻璃微球储氢、氢浆储氢、层状化合物储氢等当时世界氢贮存技能研制的首要方面，并在金属氢化物储氢、碳纳米管储氢、杂乱化合物储氢等方面具有优势。往后应进一步要点开展：新颖金属合金储氢、碳纳米管储氢、高压液态储氢、有机化合物储氢、车载储氢体系等技能，探究层状化合物储氢、笼形水合物储氢等技能。
　　
　　加强氢燃料电池技能和氢燃料电池轿车以及相关根底设备的研制
　　
　　开展氢经济的一个重要方面是开展氢能交通运送体系和氢能根底设备建造。在氢燃料电池方面，我国可要点开展：大功率质子交流膜燃料电池技能、中低温固体氧化物燃料电池技能、根据燃料电池的体系集成技能、质子交流膜技能、电催化剂技能、先进的膜电极组件技能、无铂催化剂技能等，一起积极探究生物燃料电池、再生式燃料电池技能、冷启动(CokdStart)技能等研制。
　　
　　加强以氢能和燃料电池为中心的分布式氢动力体系研讨
　　
　　因为氢能和燃料电池具有许多长处和涣散供能的特征，因而加强以氢能和燃料电池为中心的分布式动力体系研讨已成为往后世界研制的要点。当时这种以氢能和燃料电池为中心的分布式动力体系的开展趋势是与可再生动力运用相结合，以氢为载体，以燃料电池为动力转化东西，加强对可再生动力的开发。
　　
　　重视氢经济开展的相关环境问题与安全
　　
　　尽管氢能自身是一种绿色的动力，但在用化石燃料制氢进程中，假如封存技能不妥，仍会有CO2走漏到大气中构成温室气体添加。氢在出产、贮存、运送以及氢燃料电池运用进程中都不行避免地存在氢气走漏问题。当走漏到周围环境中的氢气到达必定浓度，遇到明火或许会发作激烈化学反响乃至爆破，构成人员和财产损失。此外，走漏到大气圈中的氢气会与大气中的臭氧反响，损坏对人类起维护效果的臭氧层。因而，应加强与氢安全相关的氢检测传感器技能、潜在事端情形处理技能等研讨。
　　
　　有用鼓舞企业参加氢能和燃料电池技能的产业化和市场化开发
　　
　　依照市场经济的运转规则，氢能和燃料电池技能只要在技能老练、具价格竞争力的状况下才干占领市场，代替传统的化石燃料和一些运用功率相对较低的动力转化方法。企业有用参加才有或许开宣布具价格竞争优势的氢能制备、贮存、运送和运用技能，一起这也是决议氢能终究代替传统化石动力的要害。
　　
　　政府补助促进氢能运用
　　
　　要促进氢能的社会化运用，需求向大众宣扬氢能的长处和运用安全性，促进大众对氢能的了解和运用。一起，国家应出台更有用的鼓励方针，比方，国家应对氢能运用予以政府补助，这样才干有用促进氢能的研制和体系运用。