未來動力——氫能汽車

混合動力車在今天得到了普遍認可,但這並不是汽車動力系統的最終解決方案,只是過渡產品。未來能源的發展還是利用可再生的清潔能源,其中之一就包括對氫能的利用。氫像汽油一樣是能源載體,在地球上的氫主要以其化合物,如水、甲烷、氨等形式存在,只要有太陽能、核能的存在,就可以通過電能將氫從其化合物中提取出來,而氫氣本身不具毒性及放射性,是環保、安全的無碳能源,因此成為人類嚮往的能源之一。

未來動力——氫能汽車

1.氫能與傳統發動機結合

氫能作為可循環利用的非常潔淨的環保型能源,今天將成為取代終究會枯竭的傳統燃料石油的途徑之一。最直接的方法是將氫能與傳統發動機結合。

(l)寶馬氫動力汽車

寶馬早在1978年就已開始著手對氫動力的研究,在此後的30年裡,通過幾代的氫動力汽車使這項技術得到不斷的發展和改進。寶馬推出的氫動力轎車BMW Hydrogen7將清潔能源與豪華和高性能結合在一起。在車輛結構變動不大的情況下為新能源汽車開闢了一條途徑。

氫燃料發動機基於汽油動力單元,寶馬按照雙模驅動的要求對發動機進行了改進。在汽油模式下燃油通過直接噴射供應,同時在發動機進氣系統中集成了氫供應管路。關鍵技術是噴射閥需要提供相應的燃料/空氣混合氣,在幾毫秒內將正確量的氫氣噴入進氣系統中,氫的燃燒速度比普通燃油快10倍,實現了更高的效率。

在氫動力不斷髮展的同時BMW集團與Total聯合建立了幾家加氫站,以滿足客戶的需求。

(2)馬自達氫轉子發動機汽車

在地球另一端的馬自達也是對氫能源開發較早的公司,2006年它就已經開始在日本國內進行RX8氫轉子發動機汽車的租賃銷售業務。

氫轉子發動機的特點是:在不損失內燃機特有的扭矩感、加速感及排氣氣聲的前提下,成功降低了石油資源的消耗,並實現了CO2零排放,幾乎不產生NOx等廢氣,還帶有內燃機所特有的自然舒暢行駛性能。

未來動力——氫能汽車

寶馬氫動力轎車

未來動力——氫能汽車

RX8氫轉子發動機

由於轉子發動機的低溫進氣室與高溫燃燒室是分離結構,它可以有效避免氫氣吸入行程中所發生的回火現象,並使燃燒更加充分。

(3)氫動力汽車的潛力與不足

分析人士認為,氫動力汽車要想推廣,仍需很長一段時間。目前,這類汽車基本處於測試階段。據瞭解,通用汽車和福特汽車的氫動力汽車目前也都處在路試試驗階段。

氫燃料的應用前景非常廣闊,氫燃料燃燒後只排放水蒸氣,沒有二氧化碳。由於氫在自然界大量存在,目前製造氫氣已不成問題。對消費者而言,使用氫燃料作為汽車燃料比較方便,用5~10分鐘補充燃料即可。此外,氫動力發動機比汽油發動機工作效率高。

成本高是氫燃料汽車需要解決的主要問題,另外,建造、運輸和儲存氫氣的基礎設施需要投入大量資金,也非一朝一夕可以完成的。

未來動力——氫能汽車

2.燃料電池汽車

上面講到了氫燃料發動機汽車以及進一步發展的氫燃料混合動力汽車,將氫氣化學能高效轉換成電能來驅動電機,是否還有更好的方法來實現氫能轉換成電能呢?那就是燃料電池。

燃料電池發電的過程是這樣的,燃料(主要是氫)和氧化劑(純氧或空氣)在經過滲透膜相遇時產生電能。當連續不斷地向電池內送入氫燃料和氧化劑時電池連續發電,排放物僅為純淨水。因此,燃料電池是一種適合車用的、環境友好的氫氧發電裝置。它的最大特點是反應過程不涉及燃燒,因此其能量轉換效率不受“卡諾循環”的限制,其能量轉換效率可高達80%。實際使用效率則是普通汽油機的2~3倍。

燃料電池汽車就是以燃料電池作為動力的電動汽車,從工作原理上決定了其具有三大優點:一是動力系統工作時,不排放對環境有害的物質,只有水(蒸汽),汽車可真正實現零排放;二是汽車動力系統工作效率高;三是氫作為一種可再生的能源載體,使汽車的燃料來源更多更廣,可以消除汽車能源短缺之憂。因此,燃料電池汽車可以從根本上解決人類面臨的環保和能源兩大嚴峻難題。


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