氢气发动机不是新东西
怎样使用氢能源?人们最先想到的就是制造氢内燃车,即让氢发动机直接以氢为燃料。氢气发动机的发明可以上溯到 1807年,瑞士人依撒克·代·李瓦茨制成了单缸氢气发动机。他把氢气充进气缸,使氢气在缸内爆炸,推动活塞往复运动。这一发明于1807年1月30日获得法国专利,这是世界第一个关于汽车产品的专利。由于受当时的技术水平限制,提取和使用氢气远比用蒸汽和汽油等资源复杂,氢气发动机于是被蒸汽机、柴油机和汽油机“淹没”。
目前,在氢动力汽车领域,氢燃料电池汽车比氢内燃车更受欢迎。一个重要原因是,燃料电池能让“活泼”的氢与氧发生化学反应,在生成水的同时稳定地产生电能。
在工程技术人员的努力下,氢内燃车、氢燃料电池汽车都取得了长足发展。德国宝马公司的氢与汽油两用内燃机Hydrogen7 已于去年上市,日本本田公司的FCXClarity氢燃料电池车也于今年6月开始限量销售。由于纯粹氢燃料汽车的性能没能达到要求,目前混合动力汽车(HEV)的研发最受青睐。
HEV是介于内燃机汽车与电动汽车之间的一种车型,使用两种以上动力源,能按照不同的道路交通条件进行动力源组合或转换,达到高效、节能、环保的目的。HEV在排放、节能等方面接近EV(蓄电池电动汽车)、FCEV(氢气为能源的燃料电池汽车),动力性、续驶里程与传统燃料汽车相当,是现阶段取代传统燃料汽车最理想的车辆。目前,各大汽车公司推出的电动汽车大部分是混合动力汽车(HEV),如本田公司的Insight、丰田公司的Prius等。
全面普及的三大拦路虎
氢可以说是宇宙间能量转换的“通用货币”,虽身轻如燕却蕴含着巨大的能量。但在地球上,要将氢“兑换”成汽车使用的能量却不容易,共有3只“拦路虎”。
第一,氢的密度过低,在运输、储存上有困难。氢能量密度(指单位体积燃料完全燃烧时产生的能量)远弱于汽油、柴油、乙醇等燃料。这意味着,要将氢燃料的能量聚集到足够大,就必须增加氢密度,通常将氢以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶内。然而,即便氢被压缩成液态,能量也十分有限。研究人员曾试图增加氢气罐壁厚度,以进一步压缩氢气,然而,这在增加了成本的同时,运输的安全系数也大大降低。氢储存难度过大,带来的直接影响就是行驶里程达不到要求。以美国为例,目前美国人普遍接受的最低行驶距离(指加满燃料后的行驶距离)为480公里。即便将氢的储存密度提高到极限,这一要求也很难达到。
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