氫動(dòng)力“重新定義汽車(chē)”
170年前，英國(guó)物理學(xué)家格魯夫爵士，第一次成功地實(shí)現(xiàn)了電解的逆反應(yīng)并產(chǎn)生了電流。這正是今天氫燃料電池的基本原理。格魯夫也許想不到，他的發(fā)現(xiàn)在幾代人之后是用于太空旅行和汽車(chē)新能源的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
氫動(dòng)力車(chē)，以其氫資源在地球上最為豐厚，排放污染為零，而成為實(shí)力最強(qiáng)的一批世界汽車(chē)大廠商極力攻占的技術(shù)制高點(diǎn)。奔馳和通用在氫燃料電池車(chē)的研發(fā)上下了大工夫。
早在1997年7月，在斯圖加特奔馳研發(fā)中心的院子里，我看到奔馳剛剛開(kāi)發(fā)出的第一代氫燃料電池車(chē)。當(dāng)時(shí)的燃料電池體積還很大。那是一輛類(lèi)似國(guó)產(chǎn)金杯大小的面包車(chē)奔馳MB100，除了前排駕駛座，車(chē)廂全部被巨大的燃料電池組所占滿(mǎn)。
在新世紀(jì)的頭十年，我也目睹并且試駕過(guò)美國(guó)通用三代氫燃料電池車(chē)。
2000年10月，第一代通用氫燃料電池車(chē)“氫動(dòng)一號(hào)”來(lái)到中國(guó)，在北京交通部試車(chē)場(chǎng)向中國(guó)汽車(chē)業(yè)和科技界進(jìn)行展示。它以歐寶賽飛利為基礎(chǔ)，方向盤(pán)、剎車(chē)、離合器、儀表盤(pán)一應(yīng)俱全。介紹氫燃料電池原理時(shí)，陳祖濤前輩拉我坐在會(huì)場(chǎng)前排。
簡(jiǎn)單說(shuō)，燃料電池是由極板夾著極薄的電解膜構(gòu)成，電解膜兩側(cè)覆有鉑層，構(gòu)成電池的正負(fù)兩極。在電解膜一側(cè)的陽(yáng)極上，氫氣被鉑催化劑分解為電子和質(zhì)子。質(zhì)子可以穿過(guò)電解膜，與空氣中的氧生成水霧排出；電子則統(tǒng)統(tǒng)被電解膜攔下，集中起來(lái)生成電。電流儲(chǔ)存下來(lái)，從而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。
我最難忘的體驗(yàn)，是2003年7月在底特律附近的米爾福德試車(chē)場(chǎng)駕駛通用第二代氫動(dòng)力概念車(chē)Hy-wire。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，Hy-wire甚至比一架直升機(jī)與傳統(tǒng)汽車(chē)的差異還大。
通用推出Hy-wire成為全球汽車(chē)業(yè)公認(rèn)的一次革命性突破。它不但使用了氫動(dòng)力，而且摒棄了傳統(tǒng)汽車(chē)上必不可少的方向盤(pán)、變速箱、傳動(dòng)軸等傳統(tǒng)部件，實(shí)行了電腦產(chǎn)品類(lèi)似的“線傳”控制，開(kāi)車(chē)完全改變了今天的方式。“氫動(dòng)力＋線傳”，使Hy-wire真正成為“重新定義”的汽車(chē)。
陽(yáng)光下的Hy-wire閃著銀光，大小如同一輛流線型豪華轎車(chē)。Hy-wire的氫燃料電池、電動(dòng)機(jī)和線傳系統(tǒng)都藏在車(chē)的底層，上層就完全成為乘坐空間，坐進(jìn)車(chē)?yán)?，前窗玻璃一直延伸到腳前，空空蕩蕩的車(chē)頭和座艙連成一體。坐在車(chē)上有一種坐在玻璃閣樓里的寬暢和通透感。
Hy-wire最吸引人的地方是沒(méi)有方向盤(pán)，只有一個(gè)如同游戲機(jī)用的雙握手柄。操控之便捷超乎想象，握住手柄輕輕向外翻，起步，加速；向內(nèi)收，則減速，剎車(chē)。左右轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，即可自如轉(zhuǎn)向。雙握手柄中間的攝像屏幕即后視鏡，車(chē)后情景一目了然。沒(méi)有油門(mén)，也沒(méi)有制動(dòng)踏板，雙腳得到徹底解放。
試車(chē)跑道呈圓形，用紅色雪糕桶樁標(biāo)出弧線，我駕車(chē)有意貼近雪糕桶，以測(cè)試操控的準(zhǔn)確度，的確得心應(yīng)手，而且有一種車(chē)隨心動(dòng)的駕駛快感。Hy-wire在行駛中幾乎沒(méi)有噪聲，勉強(qiáng)可以聽(tīng)見(jiàn)電動(dòng)機(jī)輕盈的哼唱，流暢得如同輕舟無(wú)聲地劃過(guò)水面。
Hy-wire喝的是液態(tài)的氫。在車(chē)門(mén)下有個(gè)像筆記本電腦的電源插口的輸入孔，直徑兩三厘米，通用的技術(shù)專(zhuān)家告訴我，那就是加氫的接口。氫在燃料電池中與空氣中的氧結(jié)合，產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，形成Hy-wire行進(jìn)的動(dòng)力，如果說(shuō)有什么排放物的話(huà)，那就是純凈而霧化的水。
作為概念車(chē)，Hy-wire價(jià)格不菲，但是通用汽車(chē)公司負(fù)責(zé)研發(fā)的副總裁2003年自豪地宣稱(chēng)：“我們正在努力，使燃料電池車(chē)在十年后成為人們買(mǎi)得起的轎車(chē)，并能行駛在大街小巷和高速公路上。”通用汽車(chē)對(duì)氫燃料電池車(chē)商業(yè)化的目標(biāo)是：批量生產(chǎn)，售價(jià)合理，能夠盈利。在2010年之后成為第一家售出100萬(wàn)輛燃料電池車(chē)的公司。當(dāng)時(shí)美國(guó)總統(tǒng)布什對(duì)氫動(dòng)力車(chē)十分關(guān)注，政府部門(mén)也作出了建設(shè)多處加氫站的規(guī)劃。
兩年之后，通用汽車(chē)能源動(dòng)力高科技全球巡展來(lái)到上海，其中最引人注目的是第三代氫動(dòng)力燃料電池車(chē)雪佛蘭Sequel。比“Hy-wire”概念車(chē)，我說(shuō)它走了一條復(fù)古路線，更加像一輛普通的SUV。它的動(dòng)力系統(tǒng)由燃料電池與3個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)鋰電池組成，具有類(lèi)噴氣式加速特點(diǎn)和全輪驅(qū)動(dòng)；它繼承了“線傳”的理念，制動(dòng)、操控和避震的底盤(pán)全都一改機(jī)械系統(tǒng)為電子控制，這些技術(shù)都裝配在底盤(pán)之下，提供了穩(wěn)定的低重心。眾多創(chuàng)新科技結(jié)合使這款車(chē)成了世界上第一臺(tái)一次加氫可持續(xù)行程480公里的氫動(dòng)力車(chē)。同時(shí)，由于大量機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為由軟件控制的電氣系統(tǒng)，與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，雪佛蘭Sequel只有十分之一的運(yùn)動(dòng)部件。
比起外形、操控和傳統(tǒng)汽車(chē)已經(jīng)完全不同的“Hy-wire”，雪佛蘭Sequel不但有了品牌，而且從外形到車(chē)內(nèi)的配置都和傳統(tǒng)轎車(chē)有一種密切的傳承，人們?cè)谲?chē)?yán)镉謺?huì)看到熟悉的一切盡管眼睛看不到的地方發(fā)生了顛覆性的改變，雪佛蘭Sequel的確使氫動(dòng)力燃料電池車(chē)邁出了從概念車(chē)向量產(chǎn)車(chē)型的關(guān)鍵一步。
悲喜氫能源
然而令人遺憾的是，在傳統(tǒng)汽車(chē)還占據(jù)絕對(duì)主流的今天，氫動(dòng)力車(chē)的推進(jìn)有些超前，研發(fā)的投入巨大，外部支撐條件尚不具備。2008年開(kāi)始的金融海嘯，令通用汽車(chē)的資金鏈斷裂，最終破產(chǎn)重組。加上新總統(tǒng)奧巴馬對(duì)新能源車(chē)的興趣點(diǎn)轉(zhuǎn)向電動(dòng)車(chē)，接近曙光的氫動(dòng)力車(chē)功敗垂成。
可喜的是通用汽車(chē)在2010年春宣布：將重拾氫燃料電池車(chē)的開(kāi)發(fā)，并最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)。在加州舉行的一次發(fā)布會(huì)上，通用全球動(dòng)力總成系統(tǒng)執(zhí)行總裁Freese表示：在公司最困難的時(shí)候，我們也沒(méi)有放棄燃料電池技術(shù)。盡管政府的資助已經(jīng)從氫燃料電池車(chē)轉(zhuǎn)到鋰電池車(chē)上，但是在2015年前，通用將推出用于零售的氫能源車(chē)。
最早進(jìn)入氫動(dòng)力研發(fā)的奔馳，在2009年推出奔馳F-CELL。這款奔馳B級(jí)車(chē)據(jù)稱(chēng)是全球第一款量產(chǎn)的氫燃料電池車(chē)。
2011年上海國(guó)際車(chē)展期間，F(xiàn)-CELL跨越四大洲的“125天環(huán)游世界”示范車(chē)隊(duì)剛好到達(dá)上海。在世博展區(qū)寬闊的街道上，我興致盎然地試駕了這款奔馳最新氫燃料電池車(chē)。安靜、平順、提速快是我最大的感受。它使用的最新氫燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輸出功率100千瓦，續(xù)航里程可達(dá)400公里，而每次充滿(mǎn)燃料只需3分鐘。首批約200輛B級(jí)燃料電池汽車(chē)于2010年在歐美上市。
豐田、本田、大眾也開(kāi)始加入氫燃料電池車(chē)研制的行列。德國(guó)和日本已經(jīng)宣布了建設(shè)1000座加氫站的計(jì)劃。
中國(guó)氫能源車(chē)，進(jìn)入第一方陣
在中國(guó)，從2006年起，燃料電池車(chē)也有可喜進(jìn)展。在從奧迪公司歸來(lái)的萬(wàn)鋼教授主持下，上海同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院從自主研制的氫燃料電池車(chē)“超越1號(hào)”起步，走了一條獨(dú)辟蹊徑的技術(shù)路線。2008年奧運(yùn)會(huì)上，同濟(jì)大學(xué)與大眾聯(lián)合研制的20輛帕薩特領(lǐng)馭氫燃料電池車(chē)已經(jīng)露面，其后還被送到美國(guó)底特律國(guó)際車(chē)展亮相，并在加州進(jìn)行路試。有專(zhuān)家評(píng)介說(shuō)，在全球氫能源車(chē)的研發(fā)方面，中國(guó)在第一方陣已經(jīng)占有一席之地。
盡管燃料電池車(chē)日漸成熟，但是受技術(shù)、成本和基礎(chǔ)設(shè)施的制約，普及起來(lái)尚待時(shí)日。同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院院長(zhǎng)余卓平介紹說(shuō)，我們的燃料電池車(chē)一次加氫可以跑300公里，百公里加速15秒，性能和汽油車(chē)很接近了。在工程技術(shù)方面，比如儲(chǔ)氫技術(shù)和國(guó)外還有差距。通用的儲(chǔ)氫罐的壓力是780帕，我們是350帕；因此行程短一些。但是我們率先在氫動(dòng)力車(chē)上嫁接了混合動(dòng)力技術(shù)，使氫動(dòng)力車(chē)的效率有效提高。另外隨著氫燃料電池技術(shù)日益完善，鉑金屬的用量下降，燃料電池的成本越來(lái)越低，到2015年，中國(guó)的氫動(dòng)力車(chē)也將接近商業(yè)化。
余卓平教授談到氫來(lái)源的多元化，他舉例說(shuō)，氫比電池的儲(chǔ)能密度高。太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電的電力存儲(chǔ)是一個(gè)難題，一個(gè)解決辦法就是用來(lái)電解水，制氫氣。他還告訴我，在上海進(jìn)行燃料電池車(chē)示范的時(shí)候，用的是工業(yè)副產(chǎn)氫氣。上海有龐大的鋼鐵產(chǎn)業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)中有大量氫氣副產(chǎn)品。他作了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，如果把上海工業(yè)的副產(chǎn)氫氣拿來(lái)給燃料電池汽車(chē)使用的話(huà)，大概可以支撐40萬(wàn)輛汽車(chē)。工業(yè)副產(chǎn)氫氣一公斤35元，1.1公斤氫氣可以跑100公里，比較一下，已經(jīng)比汽油便宜了。在上海發(fā)展燃料電池車(chē)，氫氣資源就是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
