
雖然外表看起來與普通大巴車無異,但只要打開后艙蓋,就可以發現其中暗藏著的玄機:車底行李艙內并排固定著4個氫氣罐——柴油發動機搖身變成了氫燃料電池。
不久前,來自武漢產學研、政府和媒體界的人士,一同見證了我國首批燃料電池通勤客車交付。親自乘車體驗后,在場的人不約而同發出了由衷贊嘆。截至目前,武漢開發區已建成燃料電池公交示范運營線3條,加氫站2座、在建加氫站1座。
當前,氫燃料電池車已經陸續應用于城市公交、物流等領域。高能效、長續航、零污染,這樣得天獨厚的優勢,讓人們很難對氫燃料電池車說“不”。
環境友好
1838年,一位德國化學家最早提出了燃料電池的原理。幾年之后,有著“燃料電池之父”之稱的Willian Robert Grove發表了一個原理圖,同時提出了“氣體電池”的原始模型。而他使用的實驗裝置也被認為是第一個燃料電池裝置。
實際上,在20世紀50年代以前,燃料電池一直處于理論與應用的基礎研究階段。直到20世紀60年代,伴隨著載人航天對于大功率、高比功率與高比能量電池需求的急劇增長,燃料電池才慢慢引起軍工部門的高度重視。
在眾多燃料電池中,氫燃料電池受到的關注顯然最多。其實,氫燃料電池發電的基本原理就是電解水的逆反應。
在催化劑作用下,電池陽極上的氫分解為質子和電子,帶陽電荷的質子穿過隔膜到達陰極,而帶陰電荷的電子則在外部電路運行,從而產生電能;在陰極上的氧離子在催化劑作用下和電子、質子發生化合反應,進而生成了水。電池組通過像這樣大量串聯的燃料電池,就可以產生足夠的電能來驅動汽車。
就發電過程而言,氫燃料電池與普通電池有很大的區別:普通電池屬于一種儲能裝置,它們把電能貯存起來,在需要時予以釋放;而氫燃料電池則更像是一種發電裝置,即把化學能直接轉化為電能。
在氫燃料電池工作過程中,除了消耗氧氣和氫氣之外,沒有其他的能源消耗,而電和水則是最終產物。正因如此,氫燃料電池車被認為是真正實現了“零排放”的環保交通工具。
20 世紀90 年代以來,作為解決環境污染和能源供需問題的重要渠道之一,燃料電池車受到了空前重視,各國不約而同投入大量人力物力,研發燃料電池車。
高歌猛進
早在“十五”期間,我國就設立了863計劃電動汽車重大專項,將自主研發燃料電池汽車作為重點跨越領域。近年來,我國更是加快了對氫燃料電池車的部署,《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》和《“十三五”國家科技創新規劃》都將氫能發展與燃料電池技術創新提升到國家戰略高度,列為重點發展方向。與此同時,我國地方政府布局燃料電池汽車產業的速度也明顯加快。
日前,常熟市政府發布《常熟氫燃料電池汽車產業發展行動計劃(2019-2022年)》,旨在加快推進常熟氫燃料電池汽車產業發展戰略部署,計劃到2022年,常熟市氫燃料汽車產業整體發展水平和綜合實力大幅度得到提升。
實際上,只要多加留意就會發現,氫燃料電池車已經開始悄悄出現在我們身邊,并潛移默化地影響和改變著人們的交通觀念。
2019年年末,江蘇鹽城首條氫燃料電池公交車示范線開通,并一次性投放了10輛氫燃料電池公交車。行駛平穩無噪聲、沒有污染充電快,一趟“搶鮮”體驗下來,這款全新公交車輕而易舉地俘獲了駕駛員和試乘市民的心。
2019年北京世園會開園期間,細心的游客會發現園區內有兩輛藍白色調相間的氫燃料電池客車擔負起了部分接駁工作,其實它們是在開展氫燃料車輛運營保障實驗,目的是為氫燃料電池車在2020年高山滑雪世界杯延慶站、北京冬奧會各類測試賽及2022年北京冬奧會應用總結經驗。
近日,安徽省六安市首批氫燃料電池公交車301路也正式上線,該車搭載的燃料電池系統采用了中科院大連化學物理研究所團隊專利許可、安徽明天氫能公司生產的金屬雙極板電堆產品。該金屬雙極板電堆具備結構緊湊、可維修性強、耐久性能好等優勢,體積比功率為3.0KW/L,達到國內領先、國際先進水平。
隨著基礎設施逐漸完善以及技術的不斷進步,具備高效率、低污染以及長續航等優勢的氫燃料電池車勢必將得到快速發展,并最終成為新能源汽車產業不可或缺的一部分!
《科學新聞》 (科學新聞2019年12月刊 綠色)