在美國(guó)洛杉磯的一些居民住宅區(qū)經(jīng)?？梢钥匆?jiàn)這些深紅色FCX Clarity和銀白色F-Cell旅行車(chē)，它們都是試驗(yàn)用車(chē)，由廠(chǎng)家直接租賃給體驗(yàn)用戶(hù)，以檢測(cè)這類(lèi)氫燃料汽車(chē)在洛杉磯的交通條件下超車(chē)和提速的能力。
到目前為止，大多數(shù)試驗(yàn)車(chē)輛都表現(xiàn)得相當(dāng)不錯(cuò)。其優(yōu)勢(shì)之一，這些車(chē)輛從排氣筒里排出的只有水蒸氣。此外還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，燃料電池汽車(chē)極大地緩解了困擾日產(chǎn)Leaf系列蓄電池汽車(chē)的“產(chǎn)品焦慮癥”。
梅賽德斯奔馳和本田的試驗(yàn)車(chē)擁有300公里到380公里的續(xù)航能力，相比蓄電池汽車(chē)，這與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的差距要小很多。不過(guò)，這些車(chē)需要回到洛杉磯地區(qū)僅有的5家對(duì)公眾開(kāi)放的氫燃料加注站，在幾分鐘內(nèi)它們的油箱就能加滿(mǎn)，不用像蓄電池汽車(chē)一樣花幾小時(shí)充電。
如果要進(jìn)一步完善并投入大規(guī)模生產(chǎn)，首要的前提也是困難所在，就是氫燃料加注設(shè)施的進(jìn)一步推廣。現(xiàn)如今，此類(lèi)加注站比蓄電池汽車(chē)充電站甚至液化天然氣泵站的數(shù)量更少，相距也更遠(yuǎn)。但燃料電池汽車(chē)應(yīng)該會(huì)成為當(dāng)今甚至未來(lái)一項(xiàng)頗具吸引力的駕車(chē)選擇。
據(jù)悉，完善生產(chǎn)、傳輸和儲(chǔ)存氫燃料所需的工廠(chǎng)和設(shè)備的成本相當(dāng)可觀。與制造氨肥或?qū)⒅赜宛s分轉(zhuǎn)化為汽油用的工業(yè)氫氣不同，燃料電池所用氫氣純度須達(dá)到99.999%。這決定了生產(chǎn)這類(lèi)氫氣除電解水之外別無(wú)他法。
在運(yùn)輸環(huán)節(jié)上也存在難題。氫氣擁有最小的分子，因此能穿透幾乎所有物質(zhì)。更為特別的是，它能脆化鋼材，并引起銹蝕，使傳輸過(guò)程中裂紋擴(kuò)展的速度加快。這就需要給輸氣管道和儲(chǔ)氣罐加襯里。
與汽柴油等化石燃料不同，氫氣自身并不能產(chǎn)生能量。它只是一種介質(zhì)，可存儲(chǔ)發(fā)電站產(chǎn)生的電能并將其傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，其工作原理與蓄電池大致相同。由于自然界中流離氫的含量并不足以為人所用，人們須要用電解水的方式生產(chǎn)氫氣。
在美國(guó)加州，盡管太陽(yáng)能裝置和風(fēng)場(chǎng)數(shù)量眾多，但居民用電中有62%是來(lái)自化石燃料，其中大多數(shù)都要通過(guò)其他州的火電廠(chǎng)輸送，既不環(huán)保又不清潔。而電解水工廠(chǎng)的生產(chǎn)高峰是在夜間的低價(jià)時(shí)段，換而言之，氫燃料汽車(chē)對(duì)溫室氣體排放也有一份“貢獻(xiàn)”。
如果我們將氣體的排放從汽車(chē)排氣管轉(zhuǎn)移到發(fā)電廠(chǎng)，這就使控制污染變得更容易。除蓄電池和通過(guò)電解水生產(chǎn)氫氣外，我們還要考慮到是否有更有效的儲(chǔ)存車(chē)用電能的方式。
液化空氣，更準(zhǔn)確地說(shuō)，是空氣中占78%的氮?dú)?。越?lái)越多的人認(rèn)為這是一種不錯(cuò)的選擇。早在1883年，人類(lèi)便首次將空氣液化。那時(shí)的工藝流程與今天的類(lèi)似，以200個(gè)大氣壓將其壓縮，冷卻至-190℃后，令其急速釋放和濃縮。這一工序可將1000升透明氣體變成1.4升淡藍(lán)色的液體。
只要容器隔熱性能良好，液化空氣可在大氣壓下長(zhǎng)期貯存。一旦暴露在室溫下，它就會(huì)立即沸騰并還原成氣態(tài)。在此過(guò)程中，它的體積將膨脹到原來(lái)的700倍，利用這個(gè)特性能為活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)提供動(dòng)力來(lái)源。
液氮還有一個(gè)更大的優(yōu)點(diǎn)。它的密度比液態(tài)空氣大得多，單位體積內(nèi)能貯存更多的能量，汽車(chē)加滿(mǎn)一箱能跑更遠(yuǎn)的路程。同等質(zhì)量下，就性能和續(xù)航距離來(lái)說(shuō)，氮燃料汽車(chē)類(lèi)似于電動(dòng)車(chē)而非傳統(tǒng)汽車(chē)。但液氮汽車(chē)的造價(jià)很可能比電動(dòng)車(chē)低很多。其優(yōu)勢(shì)之一是液氮汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需應(yīng)對(duì)高溫，因此可用便宜的合金甚至塑料生產(chǎn)出來(lái)。
優(yōu)勢(shì)之二在于液氮汽車(chē)無(wú)需笨重的牽引電池，因此會(huì)比電動(dòng)車(chē)更輕巧，成本也更低。目前，電動(dòng)車(chē)用鋰電池每度電成本在500至600美元間。日產(chǎn)Leaf儲(chǔ)電量為24度，其電池成本在13200美元左右，占整車(chē)基準(zhǔn)價(jià)格35200美元的1/3還多。因此，具備同等性能和續(xù)航能力的液氮汽車(chē)成本只有電動(dòng)車(chē)的一半。
優(yōu)勢(shì)之三是液氮是工業(yè)制氧過(guò)程中的副產(chǎn)品。由于在空氣中的含量是氧氣的4倍，氮?dú)獗厝挥枚加貌煌?，甚至液氮在美?guó)的售價(jià)只是牛奶的1/10。
最后，機(jī)械設(shè)計(jì)上的突破使液氮成了比車(chē)用鋰電池更具吸引力的選項(xiàng)。英國(guó)獨(dú)立工程師彼得·迪爾曼的一項(xiàng)發(fā)明摒棄了液氮快速蒸發(fā)所需的昂貴換熱器，而在液氮被放進(jìn)汽缸的同時(shí)注入少量的水和防凍劑（如甲醇），使液氮快速沸騰并膨脹，從而壓下汽缸內(nèi)的活塞。迪爾曼說(shuō)：“如果不這樣做，你就得使用一套笨重、低效而昂貴的多級(jí)引擎。”
領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證的倫敦機(jī)械工程技師學(xué)會(huì)對(duì)德?tīng)柭婀镜男庐a(chǎn)品印象頗佳，于是成立了一個(gè)由工程師、學(xué)者、政府官員和工業(yè)領(lǐng)袖組成的工作組來(lái)試驗(yàn)液氮技術(shù)的利用方式。
如果實(shí)踐證明總成本更低且能快速加注燃料的氮能汽車(chē)可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的零排放，那么新一代氫燃料電池車(chē)或許將被取代。
按本田公司的說(shuō)法，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的燃料電池效率要比內(nèi)燃機(jī)高2到3倍。不幸的是，燃料電池車(chē)造價(jià)甚至比電瓶車(chē)還高。據(jù)估計(jì)，本田為FCX Clarity開(kāi)發(fā)的第三代100千瓦燃料電池組每套造價(jià)約為35萬(wàn)美元。梅賽德斯奔馳電池組造價(jià)也差不多。這就是本田只生產(chǎn)了200輛FCX Clarity，而梅賽德斯奔馳也只生產(chǎn)了70輛F-Cells的原因。
據(jù)估計(jì)，近年來(lái)汽車(chē)廠(chǎng)商將燃料電池組的造價(jià)削減過(guò)半。如今，這些電池組安裝好后平均每千瓦造價(jià)降至1500美元，但仍比內(nèi)燃機(jī)高出甚多?？抠|(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)壓縮更多成本也不是件容易的事。
即便如此，近期巴黎車(chē)展上仍展出了7輛新款燃料電池汽車(chē)。當(dāng)然，其中大都是概念車(chē)，但所有車(chē)都功能完備?？磥?lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是在往電動(dòng)汽車(chē)上下注，但其賭注是否下到了正確的技術(shù)上尚未可言。
