新能源汽車除了電動車,，還有拿氫氣當(dāng)燃料的車。你聽說過嗎,？氫氣,，就是充到氣球里，讓氣球飄起來的氣體,？燒氫氣的汽車,，難道要上天？要是這樣,，那可是把氫氣看得太輕了,。這種氣體不僅能充氣球，還能燃燒,，而且燃燒的產(chǎn)物只有水,，可以說是一種絕對清潔的燃料。以氫氣做燃料的內(nèi)燃機所謂內(nèi)燃機,，顧名思義,，是讓燃料在自己肚子里燃燒的機器。燃料燃燒時會放出熱能,，這種熱能使空氣膨脹,，膨脹的空氣又會推動內(nèi)燃機的零件開始運轉(zhuǎn)，這樣又把熱能轉(zhuǎn)化為機械能,。這樣一番能量轉(zhuǎn)換,，汽車,、飛機、輪船就跑起來了,。所以，從內(nèi)燃機的設(shè)計原理上來說,，只要能夠燃燒的東西,，都可以塞到它肚子里作為燃料。我們?nèi)粘Ｗ钍煜さ钠?，動力來源就是使用汽油作為燃料的?nèi)燃機,。1883年，德國科學(xué)家戴姆勒發(fā)明了第一臺汽油內(nèi)燃機,。內(nèi)燃機伴隨著人類文明的工業(yè)化飛速發(fā)展,。到了今天，即使面臨著電力的挑戰(zhàn),，仍然在各行各業(yè)當(dāng)中穩(wěn)居扛鼎大哥的位置,。但是，汽油畢竟是一種不可再生的資源,。這可不是科學(xué)家說來嚇唬人的,，而且，汽油在不完全燃燒時會產(chǎn)生污染,，產(chǎn)生一氧化碳,、氮氧化物等等有毒氣體，至于粉塵和煙霧就更免不了了,。隨著城市越來越大,，城市里的車輛越來越多，早晚高峰越來越堵,，一排排汽車停在馬路上冒廢氣這件事,，對環(huán)境和健康的危害也就越來越大。因此,，為了兼顧動力與環(huán)保,，有一些科學(xué)家提出，還要內(nèi)燃機,，但不要汽油內(nèi)燃機,。也就是說，尋找更好的燃料來替代汽油,。氫氣,，似乎就是這樣一個種子選手。為什么說氫氣是理想的燃燒氣體,？首先,，氫氣作為燃料是絕對環(huán)保的,。氫氣在氧氣中燃燒，生成的產(chǎn)物只有水,。在水中加入鹽溶液,，再施加電力，水又會分解為氫氣和氧氣,。理論上來講,，整個過程不會產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。其次,，氫氣的熱值極高,。熱值是一個用來評估燃料放熱效率的物理量。同等質(zhì)量的燃料燃燒時,，釋放的能量越大,，它的熱值就越高，推動內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)的能力就越強,。在人類現(xiàn)有的燃料中,，除了核燃料，就屬氫氣的熱值最高,，比汽油高三倍,。也就是說，同樣的汽車使用一公斤氫氣做燃料跑的距離,，能比用一公斤汽油長三倍,。當(dāng)然，使用氫氣做燃料,，肯定不可能在車屁股后邊掛一串氫氣球,，而是要將氫氣制成液化氣，再把裝有液化氫氣的氣瓶裝載到車上,。早在1807年,，瑞士科學(xué)家就著手研發(fā)使用氫氣做燃料的內(nèi)燃機。直到1972年,，美國的洛斯阿拉莫斯國家實驗室終于將一輛小轎車改造成了真正的氫內(nèi)燃機車,，在發(fā)動機里充滿了液化的氫氣之后，這臺車開了274公里,。這個洛斯阿拉莫斯國家實驗室可不簡單,，它是美國三大核武器實驗室之一，世界上第一個原子彈就是它研制的,。因此,，水平稍微差一點的實驗室都難以復(fù)制他們的成功，更別提把這款車量產(chǎn)了,。不過,，看到他們的成功,，蘇聯(lián)、德國等發(fā)達國家,，還有我國都對氫內(nèi)燃機產(chǎn)生了興趣,，在上個世紀七十年代到八十年代初紛紛展開自己的研究。不過,，很長一段時間里,，大家的產(chǎn)品還是只能在實驗室里跑一跑。終于,，在2006年，福特發(fā)布了一款氫內(nèi)燃機公交車E-450,，這款車搭載V-10型號氫能內(nèi)燃機,，能儲存6.8升氫氣。這款車首先被投放到美國弗洛里達州,，隨后也進入其他北美城市,，由此標(biāo)志著氫內(nèi)燃機車正式進入人們的生活。在2008年的北京國際車展,，我國也出現(xiàn)了第一款氫內(nèi)燃機跑車,。這款車的設(shè)計由北京理工大學(xué)的團隊主導(dǎo)，仍屬概念車,，然而表現(xiàn)良好,。使用壓縮氫氣做燃料的情況下，性能與燃油車持平,，燃料利用率高出燃油車,，充滿氫氣之后續(xù)航距離達到230公里。其他國內(nèi)車企也不遑多讓,，紛紛推出自己的氫能發(fā)動機,。其他車企巨頭也都踏入氫內(nèi)燃機領(lǐng)域，例如寶馬在2007年推出的Hydrogen7,，還有馬自達的氫/汽油雙燃料MazdaRX-8,。2021年，豐田公司甚至將一輛直接燃燒氫氣的賽車開進耐力賽賽場,，這臺車的發(fā)動機專門為適應(yīng)氫氣燃料改造了噴嘴和火花塞,，以保證燃料利用率。不僅汽車,，連造飛機的空客公司也開了新聞發(fā)布會,，聲稱要在2035年投入使用零排放飛機。這款飛機以空客A380為基礎(chǔ),，搭載CFM發(fā)動機公司為它專門研發(fā)的氫內(nèi)燃機和液態(tài)氫氣儲氣罐,，將在2026年首次試飛,。一時間，氫內(nèi)燃機頗有做大做強的勢頭,，眼看要成為下一個風(fēng)口了,。但是，在我們的日常生活中,，卻很少聽說誰家真的買了氫氣做燃料的汽車,，連事事趕時髦的大明星，也沒見誰有這么一臺能上天的車,。那么,，是哪里出了問題呢？氫內(nèi)燃機的缺點要使用氫氣做燃料,，首先要獲得大量的氫,。然而，目前工業(yè)上大規(guī)模制備氫氣的方法很難滿足將氫氣作為燃料的需要,。工業(yè)制備氫氣的方法主要有電解水,、裂解天然氣、將水蒸氣通過灼熱的煤等幾種方法,。后兩種方法本身就會產(chǎn)生大量污染,，與環(huán)保的目的背道而馳，只有電解水看起來還像那么回事,。電解水制氫,，需要在水中加入硫酸鹽等鹽類物質(zhì)，將水變成鹽溶液再將直流電通入水中,，這樣制得的氫氣純度極高,。可是,，電是要錢的?。∫苽?標(biāo)準(zhǔn)立方的氫氣,，按照工業(yè)電價估算出的成本在3.7元左右,。而1標(biāo)準(zhǔn)立方天然氣的價格雖說各地不同，不過總歸在2到3元左右,。天然氣本身就是一種燃料,，既然氫氣這么貴，為什么不直接燒天然氣算了,？再說,，天然氣做動力的車，咱老百姓還更熟悉呢。沒錯,，有些駕齡的老司機可能還記得,，天然氣汽車或者叫燃氣汽車確實有一陣子風(fēng)頭很盛，看起來像是要取代燃油車,，成為新一代車型,。可是,，燃氣汽車并沒有大規(guī)模推廣開來,，現(xiàn)在更是幾乎銷聲匿跡了。燃氣汽車曾經(jīng)遇到的困境,，也是氫氣汽車不得不面對的挑戰(zhàn),。首先，氣態(tài)燃料的能量密度比汽油,、柴油等液態(tài)燃料低,。也就是說，無論怎么壓縮,、液化，相同大小的儲氣罐和儲油罐,，前者能儲存的能量更少,，這就進一步導(dǎo)致氣態(tài)燃料車的續(xù)航能力降低。其次,，曾經(jīng)的燃氣汽車發(fā)動機往往是從汽油發(fā)動機改制而來,，對氫氣的利用效率低。從使用感受上來說,，就是動力不如直接燒汽油,。最后，則是司機們心里繞不過去的坎：安全,。從數(shù)據(jù)上來看,，氫氣的燃點超過650℃，而汽油的燃點只有427℃,，萬一不幸發(fā)生事故,，汽油其實比氫氣更容易引發(fā)火災(zāi)。另外,，氫氣在空氣中的爆炸極限是4.0%到75.6%,，也就是說，空氣中至少混有4.0%的氫氣才會引發(fā)爆炸,。而汽油的爆炸極限是1%到7%,，在空氣中混有1%的汽油就足以引發(fā)爆炸。所以,，數(shù)據(jù)能夠證明氫氣作為燃料的安全性優(yōu)于汽油,。類似的爭論在天然氣和汽油之間也存在過,。然而，實驗室里的數(shù)據(jù)畢竟比不上老司機揣在自己心里的賬本,，在油改氣時代,，不少出租車師傅都將自己的燃氣車戲稱為“移動炸彈”。購置私家車的車主在想到老婆孩子時,，也老老實實換成了純?nèi)加蛙?。那么，氫氣這種絕對環(huán)保的燃料,，真的沒有機會發(fā)光發(fā)熱了嗎,？氫燃料電池科學(xué)家們肯定不會這么知難而退，否則就不會有人類文明了,。不少對氫能源富有信心的科學(xué)家踏上了另一條賽道：氫燃料電池,。氫燃料電池是一種通過充入氫氣來維持電力的電池，本質(zhì)上也是依賴化學(xué)反應(yīng)的燃料電池,，只不過這種燃料是氫氣,，產(chǎn)物只有水，相比于傳統(tǒng)電池和充電電池都更加環(huán)保,。這種電池的原理是使氫氣通過一種帶有催化劑的膜,。在催化劑作用下，氫氣從電池陽極通過膜之后,，氫氣分子失去了帶負電的電子,，只有帶正電的質(zhì)子通過了膜，到達陰極,。這些失去的電子則會通過外部電路到達陰極,，與空氣中的氧氣反應(yīng)變成水。這樣,，就將氫氣內(nèi)部蘊含的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為了電路中的電能,。這個過程聽上去極為科幻，不過,，這種電池已經(jīng)幫助人類完成了一個小項目,。那就是美國的阿波羅計劃。1971年,，阿波羅15號計劃將兩名宇航員送上月球,，他們所駕駛的登月車正是由氫燃料電池提供動力。在上個世紀,，氫燃料電池車的最高時速就能達到101公里以上,，續(xù)航能力更是超過190公里。如今，氫燃料電池更頻頻出現(xiàn)于各大車企的明星產(chǎn)品之中,，例如豐田推出的Mirai,。奔馳更是在2020年發(fā)布了使用氫燃料電池的概念卡車。但是,，困擾氫燃料電池的難題仍然是造價,，因此相應(yīng)車型售價也高，只有少部分人群能夠嘗鮮,，難以向大眾推廣,，這又導(dǎo)致了例如加氫、維修保養(yǎng)等配套服務(wù)的不完善,。有些企業(yè)也因為市場前景不明朗而中斷了氫燃料電池車型的研發(fā),，轉(zhuǎn)投電力汽車?？磥?，氫能源雖然美好，但是想要從展示臺來到我們身邊,，還有很長的一段路啊,。