新能源汽車背景下的氫燃料電池汽車探析

楊艷華 劉桂蕓

摘 要：隨著各國經濟和綜合實力等方面的迅速提升，人們對于低碳經濟和降低污染等的追求也在逐漸發展。同時，近幾年由于世界各個國家對于低碳經濟的發展進行研究以及逐漸進行新能源汽車的探索和研發。在本文中主要針對于現階段新能源汽車發展的大背景下的氫燃料汽車進行綜合論述，以及對于其生產和未來的發展方向進行綜合探究。氫燃料汽車的提出，主要是由于氫是宇宙中含量最多的元素，并且具有清潔和高能的優點，其也成為了二十一世紀中最具有發展潛力的能源。并且隨著當前國家對于新能源汽車的大力支持，相關政策也向氫能源有一定程度的傾斜，相信在未來其會有更好的發展。

關鍵詞：新能源;氫燃料汽車;低碳

在現階段，我國推行政策大力發展新能源汽車不僅僅是對于環境的保護，同時也是我國在持續發展過程中的一條必經之路。同時，現在這種情況下，氫燃料是最具有前景的汽車燃料之一，因此我國對其的發展極其重視。

1 新能源汽車發展背景

隨著人們生活品質的逐漸提升，對于環境的要求已經成為了當前這個階段的主要矛盾。為了保持我國的長久的持續性的發展，對于新能源汽車的研究進程就必須要落實。我國能源戰略的主要內容就是對于新能源汽車的研發，并且其對于更加良好的解決我國的能源和環保之間的問題具有極其重要的意義。當前，新能源汽車的研發已經進行了相關的市場開發，并且在未來可能獲得高速的發展，同時其對于我國的低碳生活的推行以及節能型社會的發展具有很大的推動作用。但是在現階段的發展過程中，新能源汽車的發展關鍵技術相對較為落后以及其消費市場相對較為狹窄等問題也是亟待解決的。并且現階段，新能源汽車還并沒有實現全面的產業化，其大規模生產和應用還需要進行進一步的研究和發展。

2 我國氫燃料汽車發展現狀

由于國家政策對于氫燃料汽車的研究提供了大力的支持，使得其可以獲得穩步發展。我國的氫燃料電池汽車商業化運營的省份也在近幾年迅速增長，直到2020年3月份，已經有17個省份加入其中。在這些省份中，廣東和上海的氫燃料汽車運營量已經突破了1000臺的大關。但是我國現階段所具備的氫燃料汽車技術相對于日本和韓國這些已經推行新能源汽車的國家來說還相對較為落后，并且我國在燃料電池電堆以及質子交換膜領域僅僅實現了小規模的制造和研發。除此之外，我國的氫燃料汽車的銷售途徑主要是政府部門，個人購買氫燃料汽車的數量極少。

3 氫燃料汽車發展可行性分析

氫燃料電池在工作過程中主要依靠氫氧結合來產生電力，從而幾乎不會產生任何的污染，對于環境不會造成負擔，并且其在進行能量轉化過程中的效率相對于內燃機來說大大增加。氫燃料在汽車生產中的應用是一個新的變革，具體的部分包括以下三個方面。

3.1 氫的生產

在工業生產中制備氫的方法主要通過化工原料或者是化石原料以及工業尾氣等來進行還可以使用電解水的方法制備氫。但是，盡管我國每年可以生產兩千萬噸的工業制氫，但是利用的氫僅僅占據大概70%，其余的30%被放空排放，并沒有實現對于氫的有效利用。并當前我國具有大量的未并網的電能，在未來可能會大量采用電解水的方法來制備氫。

3.2 氫的儲存運輸

氫燃料汽車的大量應用，氫的儲存和運輸問題也是需要解決的重要問題。重要的運輸氫的方法包括三種，分別是氣氫拖車運輸、液氫罐車運輸和氣氫管道運輸。這三種方法中，氣氫拖車運輸過程中，由于氫的密度相對較低，而儲氫罐的資種相對較高，因此在進行運輸過程中總重量中氫只占到了2%左右。也就是說，采用拖車進行運輸僅僅適合短距離和小批次的。而采用液氫罐車運輸的話，其運輸效率相對較高，并且單次運量可以達到4000kg，因此這種方法僅僅適合長距離的運輸。但是在進行氫的液化時會消耗大量的能量，并且對于儲氫罐的質量要求相對較高，所需要對其進行的投資力度就相對較大。也就是說，在三種運輸過程中，氣氫管道運輸具有相對較高的發展潛力。并且有相關的一些研究發現，如果向天然氣管道中加注20%體積的氫氣，并不需要對其自身的管道進行任何改動。并且，我國現階段已經形成了一個較為完整和規范的天然氣管道，這對于進行氫的運輸過程中的成本問題可以大大降低。同時，管道運輸氫的限制因素主要是需求端，現階段我國對于氫能源的需求較低的是下游，而我國的管道運輸工程也僅僅是處于一個剛剛起步的階段。在未來，還需要根據現實的需求和各方面的限制因素等等進行合理的調整。

3.3 氫燃料汽車和加氫站

加氫站對于使用氫燃料汽車來說是極其重要的，目前根據相關統計發現一座城市的日供氫量保持在200kg的加氫站，其所需要的成本要大于1000萬人民幣。并且加氫站所需要的占地面積相對較大，這對于寸土寸金的大城市來說，所建設的數量不會太多。對于氫燃料汽車所需要進行的氫能源產業鏈來說，加氫站的建立是保證氫燃料汽車可以良好發展的關鍵問題之一，而其中燃料電池系統和高壓儲氫罐是其核心問題。同時在燃料電池系統中所采用的催化劑也是相當重要的影響因素，其對于鉑的需求量相當高，如果是一臺氫燃料汽車消耗30g左右的鉑，則根據現階段的氫燃料電池系統對于鉑的需求量進行計算可以發現，鉑的儲存量并不能維持氫燃料汽車在全球范圍內的大規模生產和使用，不能滿足人們的生活需求。

4 結束語

綜合以上幾個方面可以發現，在我國進行新能源汽車的發展探索過程中，盡管有政策上的大力支持，但是還需要針對其在發展和應用過程中以及能源的儲存和利用還有其對于其他資源的需求等方面進行綜合的分析，從而才能進一步得出新能源汽車是否可以推廣的結論。由于氫燃料是現階段所接觸到的清潔并且具有大量能量的新型能源，因此將其應用在汽車方面進行研究探索。但是在這個過程中，氫燃料運輸、儲存以及應用過程中都存在一些問題還沒有解決。也就是說，可能在未來的發展過程中，新能源汽車不僅僅只有氫燃料電池汽車這一種形式。通過上文的綜合分析可以發現，氫燃料電池相對于傳統的柴油機來說具有更大的能量，并且可以安裝在商用車上，并且我國具有發展氫燃料汽車的優良條件，希望在未來可以盡快實現汽車系能源汽車的大規模生產和使用。

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