汽车走上氢气燃料驱动的高速公路

发布时间：2009-06-25 作者：John Dodge

　　在五月头一个阳光灿烂的早晨，我在纽约郊外驾驶一辆通用第四代燃料电池车（FCV）。随着油价的飙升、温室气体排放加剧，尚处于试验阶段的燃料电池车FCV是人们最佳的选择。到目前为止，有大约45辆FCV问世，但全都没有投放市场，还在试验阶段。
　　Design news杂志编辑Regina Lynch和我到位于纽约州北侧Ardsley的通用汽车培训中心走访了一遭。这是一辆2008年雪佛兰Equinox SUV车，装载了400个燃料电池，可以提供93KW功率，来驱动123马力的三相电子引擎 。一整箱氢气----通常能够让这辆FCV车行驶158英里，有时甚至可达200英里。未来我很期待能够驾驶这款汽车，因为据说它能够减轻人们对石油的依赖，也不会制造温室气体二氧化碳或者氮氧化物。同时，在彻底摆脱石油束缚之前，我也看到了大量的、错综复杂的技术以及经济双方面存在的问题。

　　通用汽车公司正在进行氢汽车的设计。作为实验操作车道的一部分，他们与位于安大略省Ingersoll的铃木公司合作，在合资厂中制造了100辆FCV Equinox汽车面向消费者、知名人士以及媒体。其中有一半在洛杉矶地区，余下的则分布在Ardsley以及华盛顿。
　　我爱上了驾驶燃料电池车Equinox的感觉，即使是带我的孩子出门游玩，我也会忍不住流连那些Equinox SUV车。几年前，我拥有了一辆S-10 Blazer车，外表像卡车的它是Equinox车的前身。

　　Equinox FCV车的引擎直接驱动轮子转动，无传动器。它能够产生230英尺/磅的扭转力。通用汽车公司官方发言称，汽车能够在12秒之内从0加速到60mph，最高可超越100mph的速度。它确实能够做到这一点，我估计这种FCV的最高速度能够超过100mph，而且从0加速到60mph只需要5秒。电子引擎的动力十分强劲，FCV的也不例外。加速度过程统一，而且非常平稳。5mph的驾乘感觉和50mph差不多。我曾驾驶I-87载着通用汽车公司工程师Chris Colquitt以及Lynch穿越大班吉大桥，时速超过了85mph。我相信没有“谁”会将一辆外表装饰个性艺术化、内在燃烧干净氢气的车靠边停放。

　　Equinox制造了大量道路噪音，也许是因为没有内部燃烧引擎(ICE)压制噪音的音量。空转的时候，刹车会产生通风旋转轰鸣以及咔嚓声。通用汽车公司的Colquitt说，轰鸣声很可能是氢气从后备氢气罐中传送到引擎盖下燃料电池组而产生的。在我们驾驶的短时间内，Equinox燃料电池和对应的汽油发动机之间的区别就像是双关语的关系一样。除了驾驶距离短、加燃料方式以及可靠性无法判断之外，和传统的发动机没有很大的区别或不同。通用汽车公司说Equinox的燃料电池可以行驶50000英里，如果需要投放市场的话，则要达到150000英里。我们驾驶的Equinox只能维持2700英里。

　　除了平稳、无传动直接驱动轮胎以外，我们驾驶到纽约的FCV与传统的汽油发动机汽车最大的不同在于刹车。Equinox75%的制动能力来源于反馈制动，意思是由电机提供阻力。反馈制动同时也将部分能量返回400燃料电池组的后备镍氢电池。当我使劲踩上刹车垫板推压旋转器的时候，感觉Equinox刹车踏板比传统的能量刹车要更加柔软。
　　Lynch和我驾驶这辆Equinox走了60-70英里，平均每公升燃料行驶46-47英里，相当一加仑汽油能量GGE。这对于一辆2.7吨、4座、具有宽大后备箱的小型SUV汽车来说已经相当不错。美国能源部正在计划将每公升燃料税费下调2至3美金。
　　汽车的启动和传统的汽车步骤一致。驾驶员旋转钥匙，等到数秒，燃料罐将氢气传输到燃料电池组。两大仪表盘指针走动---千瓦x 10以及mph---快速指向180然后变为0。然后就能听见燃料通过管道传送到燃料电池组。其他仪表盘还有燃料测量表、会在批量生产Equinox中省略掉、不起重要作用的温度测量表，以及常用的数码里程表和数据记录表，例如公升每英里等。中央LCD仪表盘显示常规的无线电站信息，AC控制以及GPS定位导航系统，但是同时也会显示氢气运动到燃料电池组、氢气转换成水以及电离子运行到电机的动画。
　　另外一个外部的区别在于空气在生产塑模的雾灯处被吸入。这是为了冷却能源组，同时在比内部燃烧引擎低的多的温度环境下(140-176F)进行操作。当引擎的操作温度与环境温度很接近的情况下，冷却的确是一项技术挑战，Colquitt解释道。
　　燃料电池组的工作原理十分简单。首先，与氧离子电荷分离，水(H20)中的氢离子转换为气体。当开发中的家庭电解槽成型以后，这个被称为电解的加工流程能够在加油站、大容量车间或者最终在你的车库中完成。在汽车当中，燃料被运输到燃料电池组的阳极，在那里氢离子能够制造出电流来。同时，氢质子穿过镀铂膜到达燃料电池的阴极，同氧气混合以水蒸汽的形式排出排气孔。氢电子无法穿过铂膜的，留在阳极制造电流。(一般来说，氢气不是燃料。更准确的说它是一种可以制造电荷的能量携带体。)
　　换一种说法，Equinox的燃料电池组逆转了电荷产生的工艺，这个工艺最初是在位于纽约州White Plains的壳牌公司公共事业部的电解槽中开发出来，那里也是氢气的制造地。大多数氢气是由天然气通过蒸汽膜重塑型技术(SMR)工艺提取的，事实上可以在任何地方借助电解槽、水和电网格或者借助如风涡轮可继续资源来生产。在White
　　Plain研究站，壳牌公司的电解槽可以在任何地方借助的55-80KW/小时能源(大约为家用平均电量的? 到 1/?o)以及大约2L的水来制造1kg的氢气，这相当于1加仑汽油的能量密度。
　　但是，从各方面来看，电解槽并不经济也不节能。服务站现场提取的氢气能源还远远不能满足市场需求下加油站每天1500kg的量。
　　我们“加燃料到”7000psi 燃料罐半空状态需要6到7分钟。压力psi值越高，更多的氢气就可以被灌入汽车燃料罐中。燃料罐连接的泵压力为3000psi, 比不上我们的以及10000psi的泵压力，以及正在工作中的罐压力。Equinox车上的燃料罐重量为4.5kg。有一根电缆连接到后座扶手下方的容器中，将罐内的储量数据传给泵。当我们往罐内充氢气的时候，红外线探头不间断扫描泄漏情况以及热度，如果探测到有氢气泄漏，会立刻将泵关闭。
　　泵嘴上夹了一只钳夹----确实如此!操作员拉开加气口的塑料保护盖，这类似于烧烤用烤架丙烷罐。然后他或者她将喷嘴按压到填充阀上，用喷嘴圈固定住。当然，这个区域都是禁烟的，但是易挥发的汽油很容易被观察到并探测出来。氢气是无色、无形、无味的。在录像的同时，Lynch必须要站在灰色线12以外或者同等距离之外，因为电子设备不能在接近填充点附近操作。
　　除了所有剩下的问题之外，有人希望FCV车能够面向市场，尤其是面对气体排放环保问题的时候。当我们制定强制温室气体排放标准的时，FCV车将会变得更加吸引人，制造商着手准备在2010和2012年将它投放市场。Equinox在汽车尾部有四个排气槽，通过这四个槽口，燃料间的废气以水蒸汽的形式排放出来。这和我们在寒冷的天气呼吸制造的冷凝原理类似。尽管在“精确到轮子”的计算中，还是会产生相对较少的污染，FCV不会产生氮氧化物或者二氧化碳气体。例如，如果电格产生了电流，氢气还是会留下碳离子的痕迹。
　　我非常支持FCV车的理念，希望汽车制造商以及供能公司能够将它普及。假设它的可靠性、方便性、价格以及兼容性这些“假设”都达到理想标准，我会买一辆这样的车。
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　　网络编辑Regina Lynch也试驾了FV Equinox车-----以下是她的感受。
　　当我站在Equinox车轮后听到John Dodge问的第一个问题是我觉得它有什么不同----而我的第一感受是“没什么不同”。当然，技术和资源让这辆汽车具有革命性意义，同时它对环保也做出了巨大贡献—但是以一个普通市民的角度来驾驶它去上班或者参加孩子的足球比赛时，它并不是那么显眼了。
　　抛开汽车市场上的燃料电池技术来看，这辆汽车应该成为主流产品。通用汽车公司选择已经定制的Equinox SUV作为燃料电池的候选车型是非常明智的决定。人们在考虑是否购买FCV的时候，并不仅仅看它是够环保或者性价比高，还要看汽车的实用性。对于一些人来说，他们需要有较大空间来放运动器械或者野外帐篷。对于其他人不需要较大空间的人来说，如果SUV集合了高科技，它应该可以更加小巧。从汽油转换为氢气能源的缝隙应该尽可能的小。
　　这就是我所观察到的几点---反馈制动系统的确带来不同于原来的感觉。但是除此之外，没有格外突出的有形特质可以让我在驾驶FCV车感受到。能够被主流接受的，才是最重要的。
　　加燃料流程在本质上也无变化---打开盖帽，升起喷嘴，然后加油。John和我在试驾时都注意到的事情是FC Equinox这辆氢气动力车的加燃料系统噪音比较大。