主题：【原创】混合动力汽车之路（一） -- 波波粥

谈到混合动力汽车或者电动汽车动力装置，现在最为炙手可热的是锂离子电池，全球各大厂商争相投资锂离子动力电池的研发与生产，可是在聚光灯外，还有一位昔日的“过气明星”-燃料电池汽车

回想起2000年前后，燃料电池汽车的风头绝不亚于今天的锂电池汽车，当时，各大汽车生产厂家纷纷加紧开发燃料电池技术，并且合纵连横，组成各种联盟，进行燃料电池车的相关研究。但是8年过去了，当年踌躇满志，要在5年内被产业化的燃料电池汽车在这弹指一挥间，已不再是各大厂商的宠儿，早已是“门前冷落车马稀”了。

谈混合动力汽车，燃料电池是无论如何不能跳过去的，那么我也在这里“炒炒冷饭，烧烧冷灶”了。

燃料电池本质上也是一种化学电池，它将化学反应时释出的能量直接转换为电能。但是与其他化学电池如铅酸蓄电池等不同的是，它在工作时需要连续供应反应的物质--燃料和氧化剂，而它所使用的反应物质如氢气，甲醇等都可以称为燃料，所以这种类型的电池就成为“燃料电池”，它通过电化学反应而不是燃烧把燃料的化学结合能转变为我们可以直接使用的能量形式（电能）。燃料电池的能量转换过程不受卡诺循环的限制，能量转化效率高，在反应中几乎不产生NOx和SOx，正是由于这些突出的优越性，当年各国政府与各大公司对燃料电池是趋之若鹜，认定它就是未来汽车动力的最佳解决方案。

燃料电池中，最被人们所看好的是氢氧燃料电池，氢气（H2）与氧气（O2）的反应产物只有水（H2O），而水通过电解以后还能够制备出氢气和氧气，这样的燃料电池简直符合环保法规的一切要求。

氢氧燃料电池原理示意图：

１。氢气通过管道或导气板到达阳极

２。在阳极催化剂的作用下，1个氢分子分为2个氢离子（即质子），同时释放出2个电子。阳极反应为：H2→2H＋2e

３。在电池的另一端，氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极

４。在阴极催化剂的作用下，氧与氢离子和电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2ｘO2＋2H＋2e→H2O

氢氧燃料电池的总反应方程是： H2+1/2ｘO2→H2O

与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能。把燃料电池装在汽车上，由燃料电池来为汽车提供电力，汽车就像加油一样在燃料箱里加注液化氢气，甲醇等物质，一切看起来都是完美无缺，在技术上，无论燃料电池，还是电力驱动系统，都已算得上成熟技术了。

使用燃料电池的汽车结构示意图：

在中国，燃料电池汽车的研究开展的也很早，目前，中国氢燃料电池汽车的研发主要是在上海，北京和大连。其中，在上海取得的成绩更大一些，目前上汽集团和奇瑞都在和同济大学合作开发燃料电池轿车。清华大学的主攻方向是客车（863计划“电动汽车重大科技专项”中的“燃料电池城市客车”项目），她开发的燃料电池公共汽车也已经在北京上路了。

同济大学，上汽集团合作开发的搭载燃料电池的荣威轿车：上海牌

清华大学开发的燃料电池公共汽车

看来所有的消息都是挺鼓舞人心的，看来燃料电池汽车距离商业化也就一步之遥，美国能源部之前为燃料电池汽车设立的时间表还历历在目，现在看来，计划中的２０１２年商业化还显得遥遥无期，而且燃料电池的风头渐渐被锂离子电池所盖过。

美国能源部发布的燃料电池汽车目标进度

那么，燃料电池汽车的普及面临哪些困难呢？

首当其冲的就是在目前的技术条件下，燃料电池汽车造价偏高。目前广泛使用的质子膜燃料电池需要贵金属Pt作为催化剂，但是Pt的价格昂贵、资源匮乏，使得质子交换膜燃料电池的成本居高不下，限制了其大规模运用。

氢气的储存和运输也是一个大问题。液化氢气只能在低温下储存，如何在汽车上安全的储存氢气是一个老大难问题，目前主要是液态氢气储存和通过固态物质来储存氢气。宝马氢动力Hydrogen-7（它是使用氢气直燃的）上使用液化气瓶来储存氢气，而且储存的氢气要在一定时间内用完，否则时间长了就全部挥发了，同时，在碰撞安全上，这个液化气钢瓶也是非常危险的。燃料电池汽车的普及和商业化必然需要建立大量的加氢站，现有的加油站不能简单地加以利用，而需要彻底改造。而加氢站的投资比传统加油站大得多（需要低温冷藏设备），这个项目简直是吞金兽，

所有这些制约因素，都促使人们在今天更多的转向混合动力汽车和纯电动汽车。当然，燃料电池汽车在未来的动力装置中也未尝没有一席之地，比如在大型车辆上，如公共汽车，工程车辆上还是可以发挥燃料电池的优势。