氢能源汽车与纯电动车对比分析 - 全文

目前，世界各国针对汽车产业都在寻找一种既洁净又储量丰富的能源来缓解日益紧张的石油资源和改善不断恶化的环境，使用此类能源的汽车就是人们常说的新能源汽车。新能源汽车的发展方向呈现多元化，主要有电动汽车、燃气汽车和混合动力汽车三种，而在现阶段，技术相对较成熟、污染程度最小的，当属电动汽车。电动汽车又分为纯电动汽车和燃料电池汽车。而它们都有各自的优点和尚需解决的问题

纯电动汽车

纯电动汽车（Blade Electric Vehicles，BEV）是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。

纯电动汽车采用单一蓄电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。其最大优势在于无污染、噪声小，对环境保护十分有益。另外，纯电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，同时可回收制动、下坡时的能量，提高能量的利用效率。

在我国，首款面向个人销售的纯电动汽车是被定名为e6先行者的比亚迪纯电动汽车，该车以自主研发的，具有高安全、储电多、功率大等特点的铁电池作为动力，一次充电最大续驶里程达到300公里，列世界第一。而且，比亚迪还和南方电网合作，为每位购车者配备充电柜，只要车主有自己的固定车位，南方电网将上门为车主安装，车主自己可在家中完成充电。而这不失为纯电动汽车推广的一条可行路径。

虽然纯电动汽车的优势明显，但目前的普及程度仍远不及内燃机汽车。其需要解决的是：

1.降低电动车价格。目前电动车整车价格昂贵的主要原因一方面是蓄电池的价格昂贵，另一方面也是电动汽车量产小，配件未形成规模化生产；

2.提高一次充电后的续驶里程，目前蓄电池单位重量存储的能量太少，使得电动汽车的续驶里程过短，在一定程度上也制约了电动车的普及；

3.延长蓄电池的使用寿命。目前一个新的蓄电池在使用一到两年后，其充满电所能储存的能量明显下降，基本上三年就要报废；

4.发展包括充电设施在内的基础设施。除工作单位、家庭等夜间充电设施外，还必须建立行车途中充电所必须的充电网络。电动汽车要想普及，基础充电设施的规模化、网络化是一个不能回避的问题；

5.建立一个电动汽车发展的相关行业标准。相关行业标准的缺失，容易导致各电动汽车制造企业各自为政，生产的电动汽车的充电插口以及相关零部件无法通用，限制了电动汽车的推广普及

燃料电池电动汽车

燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下．在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

燃料电池汽车电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，直接变成电能获得的［3］。这种化学反应过程不会产生有害产物。燃料电池汽车与纯电动汽车最大的区别在于两个电池的概念不一样，纯电动汽车用的是蓄电池，把电储蓄在电池里。燃料电池并不是蓄电池，而是一个发电装置，能源储存在氢里面，使氢气和氧气产生化学反应发电。氢燃料电池车与纯电动汽车相比，在使用过程中具有优势，纯电动汽车完全充电至少需要7-8小时，氢燃料电池车的加氢时间仅为3.5分钟左右，而且氢燃料电池车一次加满氢后的续驶里程要远高于纯电动汽车。例如奔驰B级氢燃料汽车在储氢罐充满燃料的情况下，续航里程可达400公里。

在中国，燃料电池汽车是“十五”期间全国12个重大研究专项之一。2012年3月两会期间，科技部电动汽车重大项目管理办公室副主任甄子健认为，燃料电池汽车在5到10年后，将可以像近两年的电动汽车一样，通过示范运行进入商业化销售阶段。但是就目前来说燃料电池汽车仍存在以下技术难题：

1.氢气的来源、储存以及将燃料（石油、天然气、煤、甲醇及其它非石油基燃料）转为氢气的重整器问题尚未解决，这也导致了以氢燃料电池汽车的运营成本偏高。从目前各大汽车公司推出的制造成本上百万美元的燃料电池概念车来看，如果不能大幅度的降低其成本的话，燃料电池汽车的推广普及仍是可望而不可及的；

2.配套设施极度不完善。加氢站等基础设施几乎为零，目前全球的加氢站不到100家，而且还处于实验性阶段，这严重影响了氢燃料电池汽车的普及；

3.燃料电池汽车整车及关键零部件技术标准严重缺乏，使得燃料电池的产业化受到了严重的制约。有专家分析，要解决上述问题，乐观估计需10～20年。不过，一旦上述问题得到有效的解决，必将大大加速燃料电池汽车的产业化进程。

目前，国家对于研发电动汽车和燃料电池汽车的相关企业增加了扶持的力度，加大了相关配套基础设施的建设，同时也出台了一些优惠措施鼓励企业和个人购买新能源汽车。相信在不久的将来，新能源汽车必将得到普及和推广

纯电动比氢燃料更环保

最新一项研究表明，在减排方面，纯电动汽车的表现要优于氢燃料电池汽车。这一研究被发布在《Energy》期刊上，据其称，除了提供一个较为环保的交通出行方式外，氢燃料电池汽车并不能为用户提供更多的能源优势。来自德国慕尼黑工业大学的博士候选人、同时也是该研究第一作者的 Markus Felgenhauer 表示，该研究对大规模采用电动汽车的社区的能源使用状况进行了调查分析。

Felgenhauer 指出：“经研究我们发现，纯电动汽车在二氧化碳减排方面是个更经济实惠的选择，原因在于它们的成本较为低廉且有着较高的能源效率。” 电动车目前主要分两种类型，一个是带可充电电池的纯电动汽车，另一种则是将氢气转换为清洁电力能源的氢燃料电池汽车。纯电动汽车和氢燃料电池汽车在运行时二氧化碳排放量均为零。但为了给两种车型进行大规模充电或是补充氢燃料，通常需要建设造价高昂的基础设施。

目前政策制定者也想弄清楚，纯电动汽车和氢燃料电池汽车，究竟哪一种车型能以最小的成本来达到最佳的减排效果。美国斯坦福大学教授 Sally Benson 称：“全球能源系统深度脱碳若要实现以最低的成本达到最佳效果，类似的研究将变得十分重要。”在该研究中，研究人员对纯电动汽车和氢燃料电池汽车未来谁的成本会更低一些进行了比较。

Felgenhauer 表示，就总成本而言，纯电动汽车在减排方面的表现要优于氢燃料电池汽车。为了在竞争中更具优势，氢燃料电池汽车的造价通常会比纯电动汽车还要低一些，但从长期看来，氢燃料电池汽车的花费将远超纯电动汽车。

按动力来源不同，电动汽车一般可分为混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。那么谁将成为电动汽车的未来？

美国与德国研究人员在一项最新研究中对纯电动汽车和氢燃料电池汽车进行比较发现，就减少二氧化碳排放而言，纯电动汽车比氢燃料电池汽车更有优势，是更为环保、经济的选择。

美国斯坦福大学14日发布公报说，为研究哪种类型的电动汽车更具环境、经济优势，该校与德国慕尼黑理工大学研究人员合作，选取了美国加利福尼亚州北部圣克拉拉县洛斯阿尔托斯希尔斯镇为研究对象，推测了该小镇未来10年至20年新能源汽车普及、相关基础设施建设及太阳能使用等情况，并利用慕尼黑理工大学教授托马斯·哈马赫尔专门开发的计算机模型进行模拟。

这个阳光充足的小镇目前约有8000位居民，太阳能发电量在圣克拉拉县非常突出，汽车保有量在整个加州也是最高的。研究人员推测今后10年至20年纯电动和氢燃料电池汽车在当地使用更为广泛，到2035年电动车占当地交通工具总量约38%。届时，当地氢燃料电池汽车使用的氢气燃料是利用当地最便宜的电力制备，主要为太阳能电力或电网供电。

研究人员将上述推测连同洛斯阿尔托斯希尔斯镇一天所需的能源总量，以及建设电动汽车相关基础设施所需花费等数据一并输入计算机模型，模拟分析发现，在减少碳排放方面，纯电动汽车比氢燃料电池汽车表现更好。氢燃料电池汽车要想在总体成本上具有竞争力，在车辆定价上必须比纯电动汽车低很多。然而实际情况是，在可预见的将来，氢燃料电池汽车都要比纯电动汽车贵很多。

此前有研究认为，与氢燃料电池汽车相关的氢气补充设施所储存的多余清洁能源可用于建筑物采暖、照明等。最新研究认为，2035年只有很少部分以上述形式保存的氢气能用于建筑物的采暖和照明，所以氢燃料电池汽车在这方面的环保、经济效益也没有体现。

研究人员表示，虽然他们模拟的对象是加州北部的一个小镇，但结果也适用于加州众多阳光充足的社区。他们希望未来把研究对象扩大到更大的社区，并将可能影响消费者选择纯电动汽车或氢燃料电池汽车的其他因素加入研究。

参与此项研究的马修·佩洛说，这项研究提供客观的、有数据支持的分析，帮助加州及其他地方的决策者了解哪种技术路径在应对气候变化方面更具优势。