氢是宇宙中最基本也是最丰富的元素。利用能量效率高、洁净、无污染、噪音低等特点的氢为能源，将有希望解决我们所面临的每一个能源问题。

　　在2005年第四届北京国际清洁汽车技术研讨暨展览会中，众院校和企业的专家、学者济济一堂，共同讨论氢能的发展、燃料电池发动机和氢燃料发动机的使用和市场开拓等。

　　氢经济的发展难题

　　当前，国际市场油价居高不下，一度每桶超过70美元，石油供应已成为全球经济社会发展最为关注的问题。在中国，随着机动车辆的不断增长，使得汽车所排放的废气对环境的污染也日趋严重。在北京、上海、广州等特大型城市，机动车排放的一氧化碳、氮氧化物等已经超过了70%，成为空气的第一大污染源。日趋严重的环境问题，则进一步加剧了人们对现有能源的担忧。根据国务院发展研究中心提供的数据显示，到2020年，中国车用石油的需求将超过2.5亿吨。因此，减少对石油的依赖，开发新能源，寻找石油资源的可替代能源已经成为一个日益紧迫的问题。而氢能源作为理想的未来能源，已经得到了社会的广泛关注。

　　但是，不管是燃料电池还是氢内燃机，都必须面对氢经济发展过程中的三大难题：氢气的来源、储备运输和价格。

　　氢气作为可再生能源，制取得方法有很多种，包括电解水制氢，太阳能热化学循环制氢和利用生物制转化制氢等。电解水制氢是当前使用最为广泛的一种技术。

　　目前，电解水普遍采用三种电解槽技术：碱性电解槽、质子交换膜电解槽以及固体氧化物电解槽。

　　对碱性电解槽而言，由于使用强腐蚀性的KOH溶液作为电解液，就必须防止KOH的渗漏，采取的措施一般都是用石棉作为隔膜(石棉具有致癌性，会对人构成严重的危害)；质子交换膜电解槽，采用很薄的固体电解质PEM，无须隔膜，但当PEM电解槽工作温度较高时会发生分解，产生有毒气体，并且价格昂贵；固体氧化物电解槽虽然没有上述问题，但有在高温下生成的氧气和氢气重新合并发生燃烧甚至爆炸的危险。

　　如此看来，无论哪种电解水制氢都会对环境造成一定的负面影响和危害。北京绿能公司的王利生称，绿能公司生产的制氢加氢站预计近期将在北京建成，这是北京第一座真正意义上的制氢加氢站，可以提供燃料电池发动机的实验、公交车辆试运行时的用氢需求。成本不高，以北京夜间用电低谷的低电价计算，生产出1立方米的氢气，电力成本1元多，加上人工成本不会超过2.5元。

　　氢气的储备和运输，也是问题多多。氢能用于汽车，必须在各路段建立数量庞大的加氢站，投资极其庞大，而在运输和储存中又存在诸多安全隐患，需要引起我们的注意。

　　正如通用汽车中国公司总裁兼总经理甘文维所说的那样，这已经不是一家或几个厂家所能做到的事情了，需要政府、行业以及能源公司等各方共同努力，才能推动氢经济的实质性进展。

　　大力发展燃料电池尚需时日

　　为评价国家863电动汽车重大项目中的燃料电池发动机性能，清华大学汽车安全与节能国家重点实验室开发了燃料电池发动机的测试平台，并制定了燃料电池发动机的规范。

　　据清华大学汽车系裴普成教授4年来对燃料电池发动机进行测试的数据报告显示，近几年来我国燃料电池发动机技术已经取得了极大的进步。

　　燃料电池作为氢能源在汽车领域应用的前沿，一直都备受各国政府和专家的高度重视。国际上汽车燃料电池发动机技术也才刚刚起步。目前，国际上还没有公开的燃料电池发动机的测试标准，也没有满足要求的燃料电池发动机的设备，但是为了验收燃料电池发动机的项目，科技部需要一套测试标准(规范)和测试设备做技术支撑。

　　四年来，已做测试的城市客车燃料发动机近20台，这些发动机的测试，记录了我国城市客车燃料发动机的发展历程，也标志着我国燃料电池发动机的技术进步。2002年国家十五“863计划”电动汽车重大项目启动，有4个团队负责研发燃料电池发动机，并取得了一定的进展。比如清华大学联合北京客车总厂等单位研制的燃料电池城市客车，采用燃料电池＋动力电池的混合驱动形式，运行考核总里程超过10000公里。而我国研制的“京华”牌燃料电池城市客车氢耗指标只有国外的1／4，以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好的成绩。

　　虽然中国已经在燃料电池的发动机方面取得了突破性进展，但碍于价格过高、技术不成熟、氢原料供给等因素制约，当前依然需要理性对待我国的燃料电池汽车事业的发展，燃料电池真正的发展在将来而不是现在。

　　氢内燃机：氢能源发展的第二条道

　　氢燃料电池汽车的研究正在如火如荼地进行中，氢燃料汽车却已经呈现出异军突起的趋势。

　　氢燃料内燃机就是用氢气为燃料，将氢气的化学能经过燃烧转化成为机械能的新型内燃机。

　　北京理工大学的刘福水教授在《氢能源经济与氢燃料内燃机》的报告中明确指出，氢燃料内燃机即可以采用清洁可再生资源，又可以充分利用现有的庞大工业体系，是实现氢能源经济的最佳途径。

　　在传统的汽油机中，燃料与空气以正常比例混合基本消耗掉所有燃料分子和氧分子的过程，称为“按配比燃烧”。燃烧过程中会产生一氧化碳、二氧化碳及碳氢化合物，汽缸中的燃烧高温足以使空气中的部分氮气发生氧化，生成氮氧化物?NOx?，这就是在大城市中常见的褐色烟雾的来源。

　　与此相比，氢燃料引擎则几乎不产生污染物，而且与油类燃料不同的是，即使在氢燃料远少于“配比燃烧”所需要的量时，也仍然能够正常燃烧，这称为“欠燃料燃烧”。它可以降低氢气和空气混合物的比例，使其约为正常配比的一半，燃烧温度可以降至足够低，从而使90%以上的氮氧化合反应得以避免。而相同的方法如果用到汽油机上，它的运行效率就会大大降低了。

　　但在氢内燃机真正能够取代燃油发动机之前，研究人员必须解决影响引擎性能的一些问题。点燃氢气所需的能量很小，一旦靠近温度较高的物体(如火花塞)，氢气和空气混合物就可能发生爆炸燃烧。与此同时，除了面对氢内燃机本身的技术问题，加氢站等基础设施的完善也是氢内燃机能否顺利发展的一大难题。采用氢燃料的引擎或使用汽油的方法可以避免在没有加氢站的情况下汽车抛锚的问题。

　　目前，介入氢内燃机研发和制造的有德国的宝马、日本的马自达、美国的福特等几家汽车制造厂商，预计在未来几年中将为政府和商务客户生产氢内燃机汽车。

　　但是，现阶段我国在氢内燃机方面的研究薄弱，目前高等院校、科研单位的研究属产业化前期的研究，重点还是放在核心技术的研究上，积累知识和经验。产业化的问题，要经历一个较长的过程，必须有相关的企业、政府以及能源机构的大量资金介入才能完成。(实习生 倪柏明)