胡 靜

（重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400041）

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車的保有量不斷上升。由于傳統(tǒng)的汽車采用的動(dòng)力源是汽油或柴油，這些能源的使用給大氣帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。這導(dǎo)致新能源汽車必然登上歷史的舞臺(tái)，因其具備污染低、噪聲低、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)而廣受消費(fèi)者青睞。新能源汽車是解決目前城市汽車能源及排放問(wèn)題最有效的途徑之一[1]。

目前，新能源汽車包括純電動(dòng)汽車、氫能源汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電動(dòng)汽車和其他新能源汽車。而其中人們普遍對(duì)純電動(dòng)汽車及氫能源汽車看好，是未來(lái)新能源汽車發(fā)展的重要方向。純電動(dòng)汽車依靠自帶電池為電動(dòng)機(jī)提供電量，從而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而推動(dòng)汽車行駛。由于其清潔而占據(jù)新能源汽車市場(chǎng)的主體。而氫能源汽車能實(shí)現(xiàn)零污染物的排放，相比傳統(tǒng)汽車優(yōu)勢(shì)巨大，尾氣排放是純凈水，具有無(wú)污染、零排放、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)。其中，氫汽車的燃料不像電動(dòng)汽車那樣來(lái)得簡(jiǎn)單。

就目前的技術(shù)水平而言，無(wú)論是現(xiàn)階段風(fēng)生水起的純電動(dòng)汽車還是由于各種原因并未能普及的氫能源汽車，都存在一定程度上的技術(shù)瓶頸及其限制因素。兩種新能源汽車各有所長(zhǎng)也各有所短，都是未來(lái)的理想替代能源——雖然氫能源汽車的發(fā)展水平落后于純電動(dòng)汽車。

1 氫能源汽車及純電動(dòng)汽車研究現(xiàn)狀

1.1 氫能源汽車研究現(xiàn)狀

早在1994年，美國(guó)布什政府就部署了一項(xiàng)計(jì)劃，主要是關(guān)于氫能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、氫燃料電池以及尖端車輛技術(shù)的研究。而美國(guó)對(duì)氫能源的關(guān)注最早可以追溯到1973年的石油危機(jī)時(shí)期，因此，美國(guó)在氫能源方面的研究要更加深入。在2015年，美國(guó)科學(xué)院稱其發(fā)現(xiàn)一種新的生物制氫的方法，通過(guò)該方法，玉米秸稈中的葡萄糖以及木糖會(huì)同時(shí)被轉(zhuǎn)化為氫氣，這樣在廉價(jià)環(huán)保的同時(shí)，產(chǎn)量也能夠達(dá)到理論的最大值[2]。而氫能源汽車的發(fā)展一直停滯不前，其原因之一是氫能源在汽車上的儲(chǔ)存問(wèn)題。由于氫在常溫下呈氣態(tài)，其體積能量密度只有汽油的1/3 000左右，為了儲(chǔ)存足夠的氫，至少要使氫氣成為液態(tài)，而這樣又對(duì)溫度、壓力、車載存儲(chǔ)罐的材料以及加氫站等提出了嚴(yán)苛的要求[3]。

從世界范圍來(lái)看，日本是世界上氫能源汽車發(fā)展前沿的國(guó)家之一，在氫能源的發(fā)展中投入了巨大的精力。在2002年，日本就曾稱燃料電池是撬開(kāi)氫能源時(shí)代大門的鑰匙，因此，當(dāng)年成立氫能源和燃料電池展示項(xiàng)目組。2014年，日本豐田公司研發(fā)出全球首款氫燃料電池汽車，在面向普通市場(chǎng)發(fā)售中，單在日本國(guó)內(nèi)訂單就超過(guò)3 000輛，其充滿燃料后的燃料電池汽車巡航里程可達(dá)500 km，這個(gè)數(shù)值已經(jīng)相當(dāng)于傳統(tǒng)的汽油車。其最大的亮點(diǎn)在于即使車輛的燃料用光，只需要3 min的時(shí)間就可以將燃料重新補(bǔ)充滿。不僅僅是美國(guó)和日本，韓國(guó)、德國(guó)等歐洲國(guó)家也早早加入了氫能源汽車的研發(fā)行列，并且不同程度地取得了一些成果。

改革開(kāi)放以來(lái)，制造業(yè)得到空前的發(fā)展，但快速發(fā)展的同時(shí)卻是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)。直到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，這種形勢(shì)才開(kāi)始有所改善，相關(guān)部門開(kāi)始重視環(huán)境問(wèn)題。所以，新能源汽車?yán)硭?dāng)然地被國(guó)家納入發(fā)展戰(zhàn)略之中，氫能源汽車便是其中重要一環(huán)。但是我國(guó)相關(guān)技術(shù)人才的短缺，相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的不完善，以及基礎(chǔ)配套設(shè)施的不足和缺失等，制約了氫能源汽車的發(fā)展。但是，這些并不會(huì)影響我國(guó)發(fā)展新能源的決心。我國(guó)第一輛氫能源汽車被稱為“超越一號(hào)”，是由桑塔納2000改裝而成的。因?yàn)槿剂蟽?chǔ)存的問(wèn)題沒(méi)有能夠徹底解決，導(dǎo)致車身的重量比原來(lái)至少增加了300 kg。而后幾經(jīng)改進(jìn)，“超越三號(hào)”問(wèn)世，之后清華大學(xué)成功研制出氫燃料電池大巴。中靖新能源公司提出氫燃料電池技術(shù)不需要很高的技術(shù)水平，只需要將可以隨身攜帶的粉劑倒入車用電池旁的容器內(nèi)并灌入平常喝的礦泉水即可補(bǔ)充燃料[4]。然而他并沒(méi)有找到合作伙伴——或許這也是國(guó)內(nèi)氫能源汽車發(fā)展進(jìn)程緩慢的原因之一。

無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，氫能源汽車的研發(fā)、制造成本太高，在氫的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，甲烷制氫更經(jīng)濟(jì)，但會(huì)產(chǎn)生CO和少量的CO2都造成污染，同時(shí)，氫能源汽車還面臨著一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：氫的運(yùn)輸。輸送純凈氫的地下鋼管會(huì)伴隨有氫致脆化的巨大風(fēng)險(xiǎn)。這是一個(gè)與鋼有關(guān)的很出名的問(wèn)題——相對(duì)少量的氫會(huì)被鋼吸收，但是材料空隙中的氫分子重組形成的間質(zhì)氫原子引起的膨脹將會(huì)導(dǎo)致管道開(kāi)裂和管道泄漏等情況的出現(xiàn)。這些因素導(dǎo)致氫能源汽車發(fā)展嚴(yán)重滯后。

1.2 純電動(dòng)汽車研究現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保上。相較于傳統(tǒng)汽油車，電動(dòng)汽車的有機(jī)化合物、一氧化碳的排放量降低了99%，氮氧化物的排放量降低了90%[5]。YASUYUKI SUGII和R.Graham也得出電動(dòng)汽車在廢氣排放和能源利用效率方面更優(yōu)于傳統(tǒng)汽車的結(jié)論[6]。根據(jù)THS Automotive公司的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，純電動(dòng)汽車數(shù)量占國(guó)家汽車上牌量的比例排名中，榮登榜首的是挪威，2015年第一季度，這個(gè)斯堪的納維亞半島國(guó)家竟然有三分之一的車輛消費(fèi)者選擇了純電動(dòng)汽車。采用了制動(dòng)能量再生系統(tǒng)后的電動(dòng)汽車，其電池不僅能通過(guò)充電設(shè)備充電，更能夠在車輛制動(dòng)期間，通過(guò)能量再生系統(tǒng)將車輛制動(dòng)時(shí)的部分能量轉(zhuǎn)化為電能并補(bǔ)充給電池[7]。說(shuō)到電動(dòng)汽車，必須要提及電動(dòng)汽車的領(lǐng)軍特斯拉，目前，它生產(chǎn)的電動(dòng)車的性能實(shí)在令人側(cè)目：電池最大續(xù)航里程480 km，最高時(shí)速155 km/h，百公里加速只需要3 s。當(dāng)然，如此優(yōu)秀的性能必然伴隨著高科技、高技術(shù)、高成本，該款車的售價(jià)高達(dá)60多萬(wàn)人民幣。所以該車型只能放在高端市場(chǎng)售賣。

我國(guó)傳統(tǒng)汽車發(fā)展滯后，但是電動(dòng)汽車的發(fā)展與國(guó)外相比，無(wú)論是技術(shù)水平還是產(chǎn)業(yè)化程度都并沒(méi)有拉開(kāi)太大的距離。李光等人采用數(shù)學(xué)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，定量的分析多種因素對(duì)電動(dòng)汽車的銷售量產(chǎn)生的影響，并分析了各影響因素對(duì)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響程度。李靖等人結(jié)合我國(guó)當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，運(yùn)用相關(guān)理論，提出緩解能源危機(jī)，降低廢氣排放，純電動(dòng)汽車發(fā)展是節(jié)能減排大時(shí)代下必然產(chǎn)物。曾鵬等人[8]采用定量與定性相結(jié)合，理論與實(shí)際相結(jié)合等多種方法，分析我國(guó)純電動(dòng)汽車的發(fā)展環(huán)境，并探討其發(fā)展的前景，提出純電動(dòng)汽車重點(diǎn)發(fā)展的方向。胡樹(shù)華、楊威[9]等人提出我國(guó)在汽車行業(yè)瓶頸之一是我們的態(tài)度，即只關(guān)注引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)成果，卻不注重自己的理論研發(fā)和生產(chǎn)方式。

國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車領(lǐng)軍人當(dāng)屬比亞迪，與普通電動(dòng)汽車相比，比亞迪e6有快沖和慢充兩種充電模式，快沖模式只要2 h即可充滿，而慢充則需要6 h。在動(dòng)力性能方面，我國(guó)動(dòng)力性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是依據(jù)《GB/T 18385—2005電動(dòng)車動(dòng)力性試驗(yàn)方法》，而經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要依據(jù)《GB/T 18386—2005電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》[10]。電動(dòng)汽車依靠電池驅(qū)動(dòng)前行，電池即電動(dòng)汽車的心臟，同時(shí)制約電動(dòng)汽車發(fā)展。我國(guó)電動(dòng)車用電池主要存在兩個(gè)問(wèn)題，即對(duì)電池缺乏深層次地分析和缺乏完善的評(píng)價(jià)體系。

純電動(dòng)汽車也有其“短板”。首先，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)每10萬(wàn)輛電動(dòng)汽車就需要3億美元的投資來(lái)建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。其次，純電動(dòng)汽車本身無(wú)污染，但也存在間接污染，即火力發(fā)電所造成的環(huán)境污染。最后，純電動(dòng)汽車發(fā)展滯后的另一個(gè)重要因素是過(guò)分依賴國(guó)家補(bǔ)貼，導(dǎo)致部分企業(yè)過(guò)分依賴政府補(bǔ)貼來(lái)實(shí)現(xiàn)盈利[11]。

2 氫能源汽車與純電動(dòng)汽車研究不足

從上述研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的氫能源汽車與純電動(dòng)汽車研究還存在許多不足之處，首先，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模缺乏落實(shí)機(jī)制。究其原因有很多，如企業(yè)缺乏創(chuàng)新精神，一味地按照傳統(tǒng)思維，其次消費(fèi)者整體節(jié)能環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模之所以缺乏落實(shí)機(jī)制最主要的原因是政府職能的錯(cuò)位。其次，在相關(guān)技術(shù)研制的過(guò)程中采用冒進(jìn)、躍進(jìn)等方式，不但投入大量的人力物力，得到的最終效果卻不盡人意。很多企業(yè)都想做到一步到位，直接達(dá)到純電動(dòng)或氫能源汽車。卻很少有人真正關(guān)心其過(guò)渡產(chǎn)品，如混合動(dòng)力汽車。最后，新能源汽車市場(chǎng)秩序混亂。例如在純電動(dòng)汽車市場(chǎng)，存在高低速兩種汽車產(chǎn)品，由于國(guó)家大力支持高速類純電動(dòng)汽車，對(duì)其扶持較大，而低速類電動(dòng)汽車產(chǎn)品由于制造成本低、投資少，容易出成果。所以很多車企對(duì)低速類產(chǎn)品十分青睞。由于沒(méi)有相關(guān)政策的規(guī)定，很多企業(yè)進(jìn)入低速類電動(dòng)汽車市場(chǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差別很大。而消費(fèi)者最在意的是汽車的售價(jià)，對(duì)質(zhì)量重視度較低。這使得新能源汽車市場(chǎng)出現(xiàn)魚龍混雜的局面。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)氫能源與純電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及成果，并提出目前的研究所存在的不足，對(duì)此提出如下幾點(diǎn)解決措施。首先，應(yīng)充分利用政策的支持，多管齊下，穩(wěn)定培育氫能源與純電動(dòng)汽車市場(chǎng)；其次，采用逐步過(guò)渡的方式，保障新能源汽車平穩(wěn)過(guò)渡，通過(guò)加快實(shí)施產(chǎn)業(yè)布局，重點(diǎn)研究新能源汽車所涉足的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)合作的方式，實(shí)現(xiàn)不同企業(yè)協(xié)同開(kāi)發(fā)；最后，通過(guò)與國(guó)外先進(jìn)汽車廠商的合作交流，不斷提升我國(guó)對(duì)新能源汽車的研發(fā)能力，不斷推動(dòng)我國(guó)汽車業(yè)向前發(fā)展。