3深层讲解:电动车辆技术问题

4.需要解决的问题

　　对于纯燃料电池车或基于氢能源的其他类型车，怎样合理控制制氢成本和建立社会网络化的储氢站是一个重要工程;在行驶的汽车里怎样保存氢燃料也是一个重要课题。

　　储氢技术基本上有三种，一是在超低温-253°将氢呈液态保存，二是用高压(约5000磅/平方英寸)压缩气态氢，提高能量密度，三是用金属氢化合物在普通常温下储存氢;具体来说，燃料电池电动车普及化道路上尚需攻克的课题主要有：

　　(1)氢气燃料的供给

　　如前所述，燃料电池电动车以燃料的氢气与空气的氧气反应，以其产生的电力推动马达而得以行驶。相较于传统电动车，燃料电池电动车的燃料电池可视为小型发电厂，且燃料电池电动车可以改善传统电池过重、电能容量及长时间充电的缺点，燃料电池发电可视为水电解的逆反应，发电过程中只有水份的排放，是清净的动力能源。而这些都依赖于氢能源的充足供给。

　　以国外的情形为例：日本经济产业省原来预估2010年底，燃料电池电动车可以达到5万台，2020年达到500万台的目标，目前看来似乎有些过热，各个车厂开始以较务实的态度对应这件事情。Toyota预定2003年燃料电池电动车商品化，且希望将价格訂在日币1000万元以下才具产品竞争力。但短期内，燃料电池价格不易降至数百万日元内。同期从事研发工作的Honda、Daimler Chrysler、Ford等车厂都认为燃料电池电动车发展的难题是─氢气燃料的供给。特别是氢气供应站与氢气燃料的环境整备 (infrastructure)。燃料电池电动车可以纯氢气为燃料，抑或以碳氢系燃料如甲醇、天然气、汽油等经由重组取得富氢气燃料，其热值等性质虽各有所长，以储存性与管理而言，甲醇与高品质的汽油经由重组似乎较具优势。

　　(2)燃料重组

　　燃料重组，最大的问题在于重组过程中造成的高温现象，甲醇重组时温度约300℃，汽油重组时的温度则高达800℃(碳与氢分子键结强，不易打断)，已经在道路行驶测试(fleet test)的甲醇重组方式燃料电池电动车，因为高温而需要配置大型冷却风扇，产生令人不快的噪音问题，虽然静肃性 (如：马达运转等)仍较传统电动汽车优越，但燃料重组时大型冷却风扇噪音问题亦不得不重视。而且大型冷却风扇亦会造成能量消耗，燃料重组方式燃料电池电动车因兼顾能源效率与噪音问题，事实上、较Toyota 的Prius 的复合动力能源效率相异不大，看不出燃料电池电动车的显著优势。更何況燃料重组时并非百分之百的零污染，仍有一定量的CO2甚至NOx和SOx排出。以甲醇重组并完成日本道路行驶测试的Mazda认为“唯有以纯氢气作为燃料的燃料电池电动车才具有挑战性!”甲醇与汽油重组衍生的各种问题，特别是高温，是燃料电池电动车普及化的一大障碍。另外，高效率的重组器开发亦刻不容缓。

　　(3)纯氢气燃料储存方式

　　纯氢气燃料，似乎是燃料电池电动车未来可能普及化的燃料供应方式，然而氢气的储存却是另一问题点。目前即使是气密性最佳的燃料容器，充气后长时间放置很可能即漏失完毕!

　　氢气燃料储存方式有高压储氢(compressed hydrogen gas)，可能引发安全上的顾虑，理论上较高的压力储氢量越多，但高压储氢材料容器的价格昂贵，尤其是燃料电池电动车，这种移动式载具必须考虑碰撞的安全性;低温储氢，要储存氢气燃料于 -273℃环境，其所需低温储存处理的能量消耗亦不容忽视，且应考虑前述漏失问题;较安全且可行的方案是储氢合金(metal hydride，储存效率仍有极大的改善空间。

　　(4)纯氢气燃料的制备

　　依照日本经济产业省预估2020年达到500万台的燃料电池电动车目标，相当于一年需要37亿5000mm3的氢气，这样的消耗量单靠天然气提炼氢气是不可能符合需求，況且在精制氢气时亦会衍生一定数量的CO2排放，与降低CO2排放诉求的燃料电池电动车互为矛盾，其实只是CO2排放只是改变为燃料电池电动车以外发生的场所罢了。

　　为了不增加制造纯氢气燃料时所带来的环境污染，以太阳能发电的电力对水产生电解制造纯氢气似乎可行。实际上，Honda 在美国加州的研发中心即利用太阳能发电制造纯氢气，并由供应站供给氢气进行相关实验，每辆车单以太阳能发电制造纯氢气即可获得一年约7600L，相当于每天20.8L氢气，以目前供给氢气1.0L行驶1.8km的实验车为例，每天可行驶37.4km，一年可累积里程13,680km，基本上可以满足普通行驶要求。不过、配置在每台燃料电池电动车上的太阳电池面积是车辆平面投影面积的4倍，太阳电池的能源利用效率与如何小型化又是另一个课题!

　　(5)燃料电池价格

目前燃料电池因需要使用一定量的贵重金属(主要是铂)，燃料电池厂预计短期内不易降至量产化价格。除了膜