石油屬於不可再生資源。在初中時，地理老師就曾講過，地球現存的石油資源僅能用到2050年。也是在初中時，化學老師就曾講過，氫是清潔的燃料，且生產容易。如果氫能夠代替石油，那地球將實現真正的可持續發展。
這個我在初中時就曾想過的問題，自然也有不少科學家去攻克。最早將氫能源應用在汽車領域的是韓國現代，但讓人們熟知這一技術的是日本豐田。
豐田Mirai是豐田在2014年上市的首款氫燃料電池汽車。Mirai是“未來”的羅馬音拼寫形式。相對於傳統的燃油汽車，豐田Mirai的工作原理更加簡單。
車輛大體可以分為三個部分。車頭部分是“驅動單元”，車身中部“產能單元”，車身中後部是“儲能單元”。
當車輛運作時，車頭的進氣格柵引入空氣（氧氣）到達“產能單元”也就是燃料電池，氫氣也從“儲能單元”被傳輸到“產能單元”。在這裡氫氣與氧氣發生氧化反應，產生電能、熱能和水。電能被傳輸到“驅動單元”用於驅動車輪，多餘的電能被傳輸至車尾儲存到儲能電池中。熱能用於保證反應溫度，多餘的熱量通過冷卻散失。水通過排水口排出。
豐田Mirai的“儲能單元”除了有儲能電池外，最重要的就是儲氫罐。儲氫罐共計兩個，分別位於後軸的前後，總容量為122.4L壓力可達70Mpa（國內儲氫設備普遍為35Mpa）續航里程可達600km-700km，並且加氫就像加油一樣簡單，3分鐘即可搞定。
對於氫燃料，人們率先想到“易燃易爆炸”。豐田Mirai的儲氫罐採用三層設計，最內層的高分子聚合材料不會與氫氣反應。中間層採用熱塑性碳纖維增強塑料。最外層採用玻璃纖維聚合材料混合材質。儲氫罐可以抵抗輕型武器的攻擊，強度高的同時製造成本也非同小可。
氫氣的爆炸極限為4%~75.6%，低於這個濃度或高於這個濃度即便遇火也不會爆炸。為了避免這一濃度範圍，豐田Mirai的儲氫罐配有易容洩壓閥，在車輛著火的情況下易容洩壓閥會快速排出儲氫罐內的氫氣。
發展的障礙
氫燃料電池確實為汽車工業找到了“新能源”但其發展也有不少障礙。
障礙一：氫的來源
電動汽車在宣傳自己0排放無汙染的時候，背後的火力發電站正在大肆消耗著煤炭等不可再生資源。而氫燃料電池汽車如今也要面臨這一問題。雖然初中時我們就學過電解水制氫，但大規模的電解水制氫成本高。當前制氫手段還是要通過礦物、石油等不可再生資源製取。想要獲得更純淨的氫氣還需等待光電制氫技術的完善。
障礙二：高昂成本
豐田Mirai在日本當地售價高達741萬日元摺合人民幣46萬左右。拋開研發成本，車輛的製造成本也是非常昂貴，除了上述所說的碳纖維+複合材質的儲氫罐，燃料電池組還需要貴金屬——鉑金。每輛豐田Mirai需要鉑金15g左右，其他氫燃料電池汽車鉑金使用量也在20g-50g左右，全球鉑金礦總量為150t左右。如果能夠找到更經濟的材料替換，氫燃料電池汽車才能廣泛普及。
障礙三：安全需驗證
雖然豐田Mirai的儲氫罐已經有眾多安全技術加持，但其穩定性還有待商榷。氫氣是極為活潑的氣體，這也是為什麼氫作為燃料沒有普及的原因之一。目前還沒有一家第三方機構對豐田Mirai的碰撞安全性做測試，想要普及到燃油車的水平，安全性即便沒有提升也不能退步。
氫能源潛力無限
氫燃料電池汽車相對於燃油汽車實現了0排放。與電動汽車相比，氫燃料電池的報廢電池汙染更小，加氫更快捷。氫能源不僅對汽車有著變革的意義，對全球工業發展、能源體系也有著至關重要的作用。如果有一天人類可以完全掌握氫能源的使用，那將實現真正的可持續發展。
閱讀更多 AutoLook 的文章
