在2013年洛杉磯和東京舉辦的汽車展上，三家汽車制造商——本田、現(xiàn)代和豐田稱，氫燃料汽車有望于2014年春季問世。這個此前僅存在于汽車工程師閑聊中的未來燃料，似乎已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。
氫燃料與汽油、柴油、煤油和天然氣等傳統(tǒng)碳?xì)淙剂喜煌?，因其不含碳成分而備受關(guān)注。因此，氫燃料在燃燒后不會產(chǎn)生含碳的溫室氣體，至少在汽車發(fā)動機內(nèi)不會直接產(chǎn)生。然而，如果氫燃料在大氣環(huán)境中而非純氧氣環(huán)境中燃燒，會生成有毒的氮氧化物。這是一種比二氧化碳更具破壞性的溫室氣體，其對環(huán)境的危害更大。
有鑒于此，無需燃燒過程、從氫氣中提取化學(xué)能的燃料電池進(jìn)入汽車工程師的視野。燃料電池的工作原理是反向電解。通常電解是用電將水分解成氫和氧，反之把混合的氫氧通過電化學(xué)反應(yīng)生成水，從而產(chǎn)生電流。因此，燃料電池的排放物僅有水蒸氣和熱量。
以最簡單的PEM(質(zhì)子交換膜)燃料電池為例，在正負(fù)兩極間，用鍍有鉑鈀催化劑的高分子膜作電解質(zhì)。燃料箱中的氫被泵入到電池正極，負(fù)極則由空氣中提取的氧包圍著。
由于一個PEM電池只能產(chǎn)生不到1伏的電壓，因此需要做成類似切片面包似的電池組件才可產(chǎn)生有效電壓。
數(shù)據(jù)顯示，燃料電池組的效率可以達(dá)到內(nèi)燃機的3—4倍。更重要的是，使用這種燃料電池的主要對象是電動汽車，避免了車體安裝笨重的電池，從而解決了電動汽車的兩大缺陷：行駛距離較短;充電時間較長。
車載的最新燃料電池，1罐氫氣可以保證汽車行駛300英里(約480公里)，燃料箱補充水時僅需5分鐘。值得注意的是，就像傳統(tǒng)電動汽車一樣，燃料電池汽車也是零排放汽車(ZEVS)。
燃料電池的另一個優(yōu)點是其成本下降的速度。目前已耗資幾十億美元的充電電池——鋰離子技術(shù)，看起來短期不會有太大進(jìn)展，其發(fā)電成本高達(dá)2000美元/千瓦。燃料電池在這方面有著極大潛力和優(yōu)勢。
不過，廣泛應(yīng)用PEM的障礙在于電解質(zhì)成本高，但是如果能找到廉價，性能堪比鉑鈀電解質(zhì)，且在氫氣里不易受雜質(zhì)(如二氧化碳)污染的其他替代物，那么這個問題就會迎刃而解。
此外，氫氣的供應(yīng)也是一個難題。美國目前約有100個氫氣供能站，但大部分面向工廠、軍隊、政府部門和出于私人用途的研究機構(gòu)，向公眾開放的寥寥無幾。盡管，加州計劃未來十年斥資2000萬美元建造100座加氫站，但在全國范圍內(nèi)新建加氫站預(yù)計將耗資200億美元。
再往上游看，目前工業(yè)氫能(用于煉油原料)由蒸汽加工天然氣法而來。該過程并不清潔。美國國家可再生能源實驗室稱，科羅拉多州的聯(lián)邦研究機構(gòu)用蒸汽法生產(chǎn)1 千克氫氣，便生成11.9千克二氧化碳。以本田Clarity車為例，行駛能力為68英里/千克氫，意味著會有175克/英里的二氧化碳廢氣排入大氣。
相比之下，大眾的小型柴油車廢氣排放145克/英里，豐田普銳斯汽油—電動兩用車廢氣排放167克/英里，這些都要比燃料電池汽車更加清潔。
我們是否可以認(rèn)為，盡管化石燃料經(jīng)開采、精煉后，再到汽車內(nèi)燃機內(nèi)燃燒會釋放碳排放物，但高質(zhì)量的碳?xì)浠衔镌?strong>內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒過程日趨變得清潔。就能源被轉(zhuǎn)化為動力的整個過程而言，傳統(tǒng)汽車的排放量正穩(wěn)步減少，因而所謂的零排放汽車將被淘汰出局?
要想實現(xiàn)零排放目標(biāo)，必須通過清潔但高成本的電解水過程提取氫，而不能用廉價但重污染的天然氣蒸汽法。而且用電將水分解為氫氧本身不會生成溫室氣體。唯一可行的辦法就是完全依靠風(fēng)能、太陽能等可再生能源，或水電和核能。
然而，可再生能源的規(guī)模生產(chǎn)任重道遠(yuǎn)。而水電站耗資巨大，核能只能有待未來進(jìn)一步發(fā)展。
沒有清潔的電能，被迫生產(chǎn)出的零排放電動汽車和氫能汽車可能比普通燃油車污染更大。如果沒有政府扶持，每輛賣出的零排放汽車都可能賠錢。然而將成本轉(zhuǎn)嫁到消費者身上，無疑是飲鴆止渴，不利于長久發(fā)展。
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