氫能汽車零排放的原因

2020年國務院常務會議召開正式通過《新能源汽車產業發展規劃》，這表明了我國的新能源發展將邁向一個新臺階，也爲新能源汽車在未來的發展提出了規劃。氫能源作爲新能源中的一部分，爲什麼氫能源汽車能在車輛市場中佔有一席之地並且被不少專家看好在未來具有廣闊的發展前景呢？其零排放對於環境的保護究其是一個主要原因。在探究氫能汽車零排放的原因之前，先來了解兩個概念：什麼是氫能汽車？什麼是“零排放”？

什麼是零排放？

零排放，簡單來說就是控制生產過程中所產生的廢物排放或者將其排放的廢物通過變成另外一種產業的原料等循環利用的方式充分利用進而減少到零，最終以水、氣、聲、渣、熱等形式排入環境，不會對環境產生污染。

什麼是氫能源汽車？

氫能汽車是以氫作爲能源的汽車，目前將其分爲兩種類別，第一類是以內燃機燃燒氫氣從而產生動力的氫內燃機汽車（HICEV）。第二類是依靠氫與空氣中的氧在電池中反應產生電力推動的電動機從而爲車輛產生動力的氫燃料電池車（FCEV）。他們的基本原理都是以氫作爲能源的汽車，將氫反應所產生的化學能轉換爲機械能來爲車輛提供動力。

最後再來了解爲什麼氫能汽車能實現零排放？

氫能汽車中的氫燃料電池是一種能將燃料的化學能轉化成電能的電化學發電裝置。相對的採用氫氣作爲燃料的燃料電池就是氫燃料電池。現在的氫燃料電池以固體高分子燃料電池的應用爲主，並且其電解質爲高分子樹脂薄膜即質子交換隔膜，這種電池的啓動時間也相對較短。通俗來講，就是將水電解成氫氣和氧氣的逆反應，唯一的產物就是水，還有相當一部分的熱量和電能，不產生其他廢物,所以此反應過程在清潔的同時還具有高效性。

氫燃料電池不受傳統發動機熱效率的限制，採用卡諾循環約42%，氫燃料電池的能量效率很容易達到60%以上。氫燃料電池的工作原理是通過燃料電池正極中的催化劑將氫分解成電子和氫離子（質子）。質子通過質子交換膜到達負極，與氧反應生成水和熱。相應的電子通過外部電路從正極流向負極以產生電能。

氫燃料電池的核心部件是質子交換膜。質子交換膜將氫中的電子分離成質子，然後質子從正極交換到負極，並與氧反應產生水和熱。氫燃料電池系統通常由燃料電池堆、儲氫罐、動力電池、燃料電池直流升壓變換器、功率控制單元和動力電機等組成。領先的燃料電池組功率密度爲3.1kW/L，最大輸出功率爲114kW。由於每個燃料電池的輸出電壓只有0.6-0.7V，因此需要與直流升壓變換器和動力電池配合使用，使電壓適應650V的高壓來驅動動力馬達。在這種情況下，氫動力汽車不僅可以實現相對零排放，而且提升了性能。