燃料電池與普通的蓄電池有所不同,蓄電池只是起到了蓄電的作用,本身并不產(chǎn)生電力。而燃料電池卻像太陽能光伏電池一樣,本身可以產(chǎn)生電力。太陽能電池將吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為電力,目前的發(fā)電效率維持在20%左右,也就是說,太陽能只能將約二成左右的太陽輻射能予以轉(zhuǎn)化利用,能源利用效率比較低下。氫燃料電池的發(fā)電效率通常高達(dá)80%以上,完全顛覆了傳統(tǒng)的發(fā)電方式。我們知道,人類社會目前廣泛應(yīng)用的發(fā)電方式是基于英國科學(xué)家法拉第在1831年創(chuàng)立的電磁感應(yīng)理論,簡而言之就是特定條件下使感應(yīng)線圈轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電力。比如利用煤炭、石油、天然氣、鈾等化石能源驅(qū)動蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電;或者利用水力、風(fēng)力等可再生能源驅(qū)動水輪機(jī)或渦輪機(jī)發(fā)電。盡管具體的技術(shù)路線不一而足,發(fā)電的效果各有千秋,但本質(zhì)上的原理都是一致的。氫燃料電池與上述的發(fā)電方式截然不同。傳統(tǒng)的發(fā)電方式中間需要進(jìn)行能量的多次轉(zhuǎn)換,如熱能或動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,機(jī)械能再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽嘁淮无D(zhuǎn)換就會多一份能量損耗,并且這種損耗是不可避免的。因此,傳統(tǒng)的發(fā)電方式其能源利用效率一般不超過60%。氫燃料電池是一種燃料與電力徑直對接的產(chǎn)物,即通過氫燃料與氧的電化學(xué)反應(yīng)直接發(fā)電,不存在中間環(huán)節(jié),因此也就不存在額外的損耗,氫燃料電池的發(fā)電效率比傳統(tǒng)的發(fā)電方式都要高,主要原因就在于此。另外,從熱力學(xué)理論上看,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率要高于內(nèi)燃機(jī)。因為內(nèi)燃機(jī)熱效率受到卡諾循環(huán)定律的限制,而燃料電池的效率則不受上述規(guī)律的約束。所以,只有配備了氫燃料電池的汽車才是一種真正意義上的新動力車型。其優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在高能效上,更體現(xiàn)在高潔凈性上。理論上講,氫燃料電池車的排放物是可供人直接飲用的水,比自來水還純凈。其對環(huán)境的影響甚微,幾乎可以忽略不計。在燃料電池的研發(fā)與制造方面,加拿大的巴拉德公司處于全球領(lǐng)先的地位,德國戴姆勒·奔馳公司的氫動力車配備了巴拉德公司的多款燃料電池,目前在市場上已越來越具有競爭力。
那么,不久的將來,上述的幾種替代車型究竟哪一種會力拔頭籌、脫穎而出呢?這自然又是個仁者見仁、智者見智的話題。答案并非像單項選擇題那樣簡單,因為新能源汽車技術(shù)的適用性因市場而異,目前還沒有一個適用于全球的單一解決方案,不同國家的現(xiàn)實國情通常會帶來迥異的選擇結(jié)果。
我們以巴西為例,這個南美國家目前是全球最大的乙醇替代燃料車使用國,乙醇燃料的消費占巴西全國汽車能源消費的30%以上。這對于巴西降低石油依賴,改善本國大氣質(zhì)量起到了顯著的成效,一時間引得其他各國趨之若鶩、紛紛仿效。事實上,巴西的成功經(jīng)驗并不具備多少復(fù)制性,尤其是對于中國、印度這樣的人口大國而言,情況更是如此。
巴西地廣人稀、植被繁茂,其所處的熱帶雨林氣候使得生物資源的自然生長條件得天獨厚。這為巴西利用玉米、甘蔗等農(nóng)作物資源制造乙醇燃料打下了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ),巴西的汽車乙醇工業(yè)能得以可持續(xù)發(fā)展的根本原因正在于此。反觀中國、印度等國,其自然稟賦和人均資源條件均不及巴西,十幾億人口的吃飯問題始終是頭等大事。人與汽車“爭食”的矛盾如果出現(xiàn),將很有可能引發(fā)嚴(yán)重的社會問題。對中國、印度而言,解決人的口糧問題遠(yuǎn)比汽車的口糧重要。巴西的成功模式并不見得就能簡單復(fù)制到中國、印度等國,遭遇水土不服也是常有的情況。從這種意義上說,巴西的肉或許就是中國和印度的毒藥。再比如,對于電力資源尤其是水電資源比較豐富的國家,發(fā)展電動車或氣動車就顯得比較適宜。同時也可以達(dá)到減少石油依賴,改善大氣環(huán)境的效果。退一步講,即使在電力資源相對短缺的國家,為了減少石油耗費,仍然可以選擇電動車作為解決方案。相比石油資源的稀缺和來源單一,電力的優(yōu)勢不言而喻。