PART 2：能够清除雾霾的氢燃料电池汽车

氢燃料电池汽车时代已近在咫尺，它为何被称为“终极环保汽车”？

 

氢燃料电池汽车被誉为“终极环保汽车”

 

最能体现氢燃料电池汽车特征的称号非“终极环保汽车”莫属。氢燃料电池汽车不会排放尾气，只生成纯净的水，还能清除空气中99.9%的微小粉尘。它是怎么能够做到的？本期将探寻具备空气净化功能的氢燃料电池汽车的工作原理与功效。

 

 

氢燃料电池汽车的核心——燃料电池

在氢燃料电池内部，氢和氧反应生成水和能量
 

 

氢燃料电池汽车内部的燃料电池通过氢与氧之间的反应生成电能。它与我们平时使用的化学电池（干电池，镍-镉电池）原理相似，均通过反应物与电解质的氧化还原反应，生产电能。两者的不同之处在于，化学电池内部的反应物是消耗式的，而燃料电池能够不断的从外部获取反应物，产生能量。燃料电池使用的反应物可以是气体、液体或固体，其中最典型的就是以氢为燃料的燃料电池，即氢燃料电池汽车使用的电池。

 

氢燃料电池利用储氢罐内部的氢和外部供应的氧之间的反应，生成水和能量。即，水溶液中的氢和氧通过电子交换，引发化学反应。这一过程中产生的能量将被转换为电能，用于马达的运转，同时生成的副产物水将被排放出去。1839年，英国物理学家格鲁夫发现了燃料电池的这种工作原理。虽问世已久，但氢燃料电池在能效方面，一直难以满足汽车应用方面的需求。氢燃料电池汽车要想搭载燃料电池在道路上行驶，首先需要解决的问题之一就是高效燃料电池的开发。对于提高燃油效率及延长续航距离而言，燃料电池的性能是至关重要的。

 

目前，现代汽车投入量产的氢燃料电池汽车NEXO是现有氢燃料电池汽车中续航距离最长的汽车，长达609km。这主要得益于其搭载了自主研发的高性能燃料电池系统。NEXO使用的第四代燃料电池应用了可变压系统，兼具高效利用能源的常压系统和高温下也能稳定运行燃料电池的加压系统的优点，性能得到了大幅提升。高性能燃料电池的成功开发对氢燃料电池汽车的商用化起到了决定性的作用。 

 

空气净化原理

 

氢燃料电池汽车NEXO拥有三级式空气净化系统

 

氢燃料电池汽车被称为环保汽车的另一个理由是其副产物只有纯净的水，即不排放任何尾气。当然，电动汽车也不会排放尾气，但是氢燃料电池汽车与之相比还具备额外的空气净化能力，这也是其获得更高评价的原因所在。

 

氢燃料电池汽车的燃料电池需从外部获氧，与氢产生反应。为了保障燃料电池的耐久性，从外部获取的氧应当是纯净的。为此，氢燃料电池汽车 NEXO应用了三级式空气净化系统。首先，通过空气过滤器捕获空气中的灰尘和化学物质。在这一过程中，能够去除97%以上的细颗粒物。其次，通过膜加湿器（利用加湿膜对干燥空气加湿）的表面进一步去除细颗粒物。最后，通过燃料电池堆内部拥有微小气孔结构的碳纤维纸气体扩散层（将空气均匀扩散至燃料电池内部的装置）去除99.9%以上的细颗粒物。在为燃料电池收集纯净氧的过程中，外部空气得到净化，以清洁空气的形式重新排放到外部。

 

氢燃料电池汽车的空气净化能力？

 

一台氢燃料电池汽车NEXO运行一小时，能够生成42.6名成人一小时所需的清洁空气量

 

那么，氢燃料电池汽车在实际运行过程中，能够生成多少清洁空气呢？

 

氢燃料电池汽车 NEXO运行1小时所净化的空气量为26.9kg，而一名体重64kg的成人呼吸1小时所需的空气量是0.63kg（世界保健机构公布数据）。因此，NEXO运行1小时所生成的清洁空气可供42.6名成人使用1小时。如果，首尔市约311万辆的登记车辆（截至2017年12月韩国国土交通部统计的汽车登记数量）中，有10万辆为NEXO，结果又会如何呢？ 10万辆NEXO如果按照乘用车的标准，每天平均运行2小时，就能净化35.5万余名成人24小时所需的空气量。同时，这也相当于854万名成人（86%的首尔市人口）呼吸1小时所需的空气总量。 

 

如果将公共汽车及出租车等较普通乘用车行驶距离长的大众交通工具更换为氢燃料电池汽车，那么这数值还将继续增大。根据现代汽车的实际驾驶测量值，氢燃料电池巴士行驶1km时，能够净化4.863kg的空气。假设氢燃料电池巴士的年运行里程为86,000km，那么将净化共418,218kg的空气。这相当于76名体重64kg的成人1年呼吸所需的空气量。若将首尔市6,951辆公共汽车全部更换为氢燃料电池巴士，将生成可供约53万名成人呼吸1年的清洁空气。可见，氢燃料电池汽车的空气净化能力远超我们的期待。随着氢燃料电池汽车的商用化，相信在严重的雾霾天里，不会再像现在这样限制车辆出行，而会积极鼓励氢燃料电池汽车等车辆出行。

 

在“氢燃料电池汽车时代”第三篇中，将介绍氢能社会的基础设施构建现状与未来规划。