伴隨著精彩絕倫的“北京8分鐘”的上演，2018年平昌冬奧會落下了帷幕。
現(xiàn)代體育賽事的舉行，離不開科技的支撐。在本屆冬奧會上，為了方便觀眾出行，主辦方專門投放了6輛無公害的氫燃料電池公交車：亮白的主色、藍色的線條、綠色的內(nèi)飾以及真正“零排放”的實現(xiàn)，無一不向人們傳達著可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念。
而在人們最為關注的續(xù)航方面，它的表現(xiàn)同樣令人驚喜：在8個氫氣罐全部充滿、載滿乘客的情況下，續(xù)航里程可達到420公里；而與其相對的，注滿氫氣卻只需要10~15分鐘。
充電快、跑得久、零污染，氫燃料電池車憑借著得天獨厚的優(yōu)勢，讓人們無法對它說“不”。
真正“零排放”
很多人都將燃料電池視為一個新鮮事物，殊不知它已經(jīng)有著180歲的高齡了。
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(fā)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燃料電池的第一個裝置。
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最多。其實，氫燃料電池發(fā)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(zhì)子和電子，帶陽電荷的質(zhì)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(chǎn)生電能；在陰極上的氧離子在催化劑作用下和電子、質(zhì)子發(fā)生化合反應，進而生成了水。電池組通過像這樣大量串聯(lián)的燃料電池，就可以產(chǎn)生足夠的電能來驅(qū)動汽車。
就發(fā)電過程而言，氫燃料電池與普通電池有很大的區(qū)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(fā)電裝置，即把化學能直接轉(zhuǎn)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(chǎn)物。正因如此，氫燃料電池車被認為是真正實現(xiàn)了“零排放”的環(huán)保交通工具。
蓬勃發(fā)展
20 世紀90 年代以來，作為解決環(huán)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的人力物力，研發(fā)燃料電池車。
目前，美國依然是燃料電池車最大和增長最快的市場之一。而這一成績的取得，離不開美國能源部不遺余力地推動。
2010年，美國能源部制定《氫能源計劃》，推動氫與電一起成為主要能源載體；2015年，美國國會為美國能源部氫和燃料電池項目撥款約1.17億美元，另外還有3000萬美元用于固體氧化物燃料電池的相關研發(fā)活動。
在美國能源部的大力支持下，多個美國國家實驗室和企業(yè)在燃料電池及氫技術研發(fā)領域取得重大進展，在極大地降低硬件成本的同時提高了產(chǎn)品性能，使得美國在燃料電池和氫技術市場繼續(xù)保持強勁增長，在清潔能源創(chuàng)新方面繼續(xù)保持領先優(yōu)勢。
得益于硬件成本的下降，在美國，數(shù)家汽車制造商紛紛加入生產(chǎn)和銷售氫燃料電池車的隊伍中來。其中，豐田汽車公司的氫燃料電池動力車——Mirai，產(chǎn)量已從2015年的700輛激增為2016年的2000輛。
亞洲方面，日本是申請氫燃料電池車專利最多的國家。數(shù)據(jù)顯示，日本全國目前已經(jīng)有90個加氫站；到2022年，豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司還計劃推出更多車型和建設更多加氫站。
在韓國，在本屆冬奧會上亮相的除了上述的氫燃料電池公交車外，一款來自韓國現(xiàn)代的氫燃料電池車NEXO，同樣讓人眼前一亮。
這款銀色汽車的后座下方配有氫燃料儲存系統(tǒng)，可以儲存約6公斤的高壓氫燃料，續(xù)航里程高達609公里。更為吸引人的是，這款氫燃料電池車還同時支持自動駕駛，只要輸入目的地，汽車就會自行判斷到達目的地的道路狀況。
早在“十五”期間，我國就設立了863電動汽車重大專項，將自主研發(fā)燃料電池汽車作為重點跨越領域。
而2016年發(fā)布的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》更是對燃料電池車的發(fā)展寄予厚望：我國將系統(tǒng)推進燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，計劃到2020年，實現(xiàn)燃料電池汽車的批量生產(chǎn)與規(guī)模化示范應用。
仍需“突圍”
現(xiàn)在，人們只要一提到氫燃料電池車，另一個名字總會如影隨形——電動汽車。兩者就像一對“相愛相殺”的兄弟，在聯(lián)手帶動新能源汽車發(fā)展的同時，也暗暗較著勁。
氫作為宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，被人類賦予了“終極能源”的美譽。除了儲量大，其燃燒效率也非常高，只要在汽油中加入4%的氫氣，就可使內(nèi)燃機節(jié)油40%。而與之相比，電動汽車卻始終面臨著可能造成廢棄動力電池垃圾的詬病。
而在充電時間與續(xù)航能力上，氫燃料電池車似乎也更勝一籌：一方面，充滿一個氫燃料罐只需要幾分鐘，而為一輛電動汽車充滿電卻要花費幾個小時；另一方面，當前新研發(fā)出的氫燃料電池車的續(xù)航里程已經(jīng)接近1000公里，而即便是表現(xiàn)較好的電動汽車，其續(xù)航里程也要在這個數(shù)字上減半。
但是，在如今的新能源汽車市場上，一路領跑的卻恰恰是電動汽車，而非優(yōu)點多多的氫燃料電池車。這一尷尬狀況也凸顯出了氫燃料電池車自身無法忽視的短板。
自2008年以來，美國民眾累計購買了超過50萬輛插電式混合動力電動汽車，然而卻只購買了不到500輛燃料電池車。究其原因，研究者與分析家們認為，基礎設施仍是一個薄弱環(huán)節(jié)。
這里指的基礎設施正是加氫站。建設這些為氫燃料電池車補充氫氣的設施是非常“燒錢”的，而鑒于現(xiàn)在氫燃料電池車數(shù)量實在太少，根本很難收回成本；同時，加氫站需要大型的高壓儲存罐來儲存氫氣，而很多硬件設施都需要重新開發(fā)，這就進一步提升了價格。
相反，電動汽車則可以通過墻壁插座來充電，盡管充電速度并不快。但兩者在基礎設施之間的鴻溝意味著在相當一段時間內(nèi)，都很難說服人們?nèi)ベ徺I氫燃料電池車。
另外，氫是燃料電池的唯一燃料，而氫氣的產(chǎn)生、儲存、保管、運輸和灌裝或重整都比較復雜，對安全性要求也高，這些都導致氫燃料電池的制造成本過高，電池價格昂貴。
盡管目前發(fā)展氫能源的成本很高，但看到了氫燃料電池車無限潛力的人們?nèi)赃x擇繼續(xù)前行。
眼下，為了推動氫燃料電池車的基礎設施建設，汽車制造商們正在同大型能源公司、初創(chuàng)企業(yè)等合作伙伴在氫燃料供給方面展開合作。例如，在德國，戴姆勒集團與法國液化空氣集團、荷蘭皇家殼牌集團、法國道達爾集團、德國林德集團等企業(yè)合作，計劃到2023年使德國的加氫站達到400座。
“這不再只是一個實驗室的好奇心，我們必須保持這樣的勢頭。”美國能源部氫燃料電池項目與技術辦公室主任Sunita Satyapal表示。■