“氢”车上路：探秘清洁高效的氢能源

廖夷戎

“氢”车上路，又“氢”又快

2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车实现了北京到上海的1500公里长距离运输测试，这是我国氢能车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。3月21日，全球首列氢能源市域列车在長春完成了每小时160千米满载运行试验，首次实现了时速160千米氢能列车的全系统、全场景、多层级性能验证。列车内置的氢能动力系统为车辆运行提供了动力源。试验过程中，列车每千米实际运行平均能耗仅为5千瓦时，最高续航里程可达1000千米。与传统内燃动力市域车辆相比，每列氢能源市域列车全寿命周期可实现5万吨二氧化碳减排，相当于5万辆汽车各开5000千米的碳排放量。此外，由于摆脱了接触网运行条件的束缚，氢能源列车可以广泛应用于现存的非电气化线路区段，大幅提升市域车辆的应用范围，同时避免了电气化改造带来的庞大基建投入和维护成本。

氢能具有能量密度大、获取方式多样、制取和使用过程清洁等特点，是国家推进“双碳”目标落地的重要新型能源选择。氢燃料电池在使用过程中不会排放污染物；使用效率可以达到50%，比内燃机的效率高出很多；燃料电池本身比蓄电池更轻，跟燃油车的加注时间相近；随着储氢技术提升，氢燃料电池汽车可以轻松续航500千米。

挑战和难题

氢能源汽车虽然有着巨大的潜力和优势，但是也面临着诸多的挑战和难题。

第一，成本问题。目前，氢燃料电池汽车的价格还很高。燃料电池系统包括了电堆、催化剂、压缩机、储氢罐等部件，其中催化剂通常使用贵金属如铂、钯等，而储氢罐也需要高强度、高压力的材料来保证其安全性。在氢能源汽车无法实现低成本量产的前提下，一般会作为公共服务车辆使用，例如氢能源列车和冬奥会接送选手所用的大巴。

第二，基础设施问题。目前，全球的加氢站数量还很少，分布也不均匀，往往集中在一些大城市或者示范区域。用户在使用氢能源汽车时会面临加氢难、加氢贵、加氢慢等问题。

第三，制氢问题。目前，大部分的制氢方式都是通过化石燃料如天然气、煤等进行蒸汽重整，或者水煤气变换等工艺来实现的。如果要实现真正的零排放和低碳化，则需要采用可再生能源如太阳能、风能等，进行水电解等方式来制取氢气，这种方法成本较高，还会受到可再生能源的供应波动和地域限制的影响。

要想实现氢能源汽车的大规模推广和普及，还需要政府、企业、社会等各方面共同努力，加大技术创新和政策支持，降低成本和门槛，完善基础设施和服务体系，提高用户的认知和接受度。或许在不久的将来，我们会看到更多的氢能源汽车出现在身边，为我们带来更加绿色、便捷、舒适的出行体验。你对氢能源汽车有什么看法？你认为它会成为未来的主流吗？

科学小实验

通过电解水产生氢气、氧气，我们可制作出简易的氢燃料电池。氢燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，它利用原电池的原理，通过电解质，让氢气和氧气发生反应，从而产生电流和水。

准备材料：电解水装置、学生直流电源、火柴、带火星的木条、硫酸钠固体、纯净水

第一步：往电解水装置中的玻璃管中注满硫酸钠溶液。

第二步：关闭活塞，接通电源。仔细观察，两个电极上都产生了气泡。

第三步： 两支玻璃管液面下降。阴极与阳极产生的气体的体积比约为2：1。

第四步： 用燃烧的火柴可以点燃阴极产生的气体，观察到气体燃烧，是氢气。用带火星的木条检验阳极产生的气体，带火星的木条复燃，是氧气。