《汽車咖啡坊》氫燃料電池與氫燃料引擎

邱文福 2023/11/05 12:21 點閱 1914 次
氫燃料內燃機可以零碳排放,豐田第2台氫能源車GR Yaris H2原型車。(官網)
氫燃料內燃機可以零碳排放,豐田第2台氫能源車GR Yaris H2原型車。(官網)

2020年起,全球車業主流人物就提醒,電動車未來發展使用「氫燃料電池」才是最終的解方,其中包括「氫燃料引擎」。特別是在「卡車」引擎的運用,業者認為氫氣才是取代柴油引擎的最佳選項。問題是氫氣的缺點以及成本是否能與電動卡車抗衡。

為什麼要用氫氣?

氫是眾多天然化合物(包括水)的一部分。車輛可以使用的氫氣是一種無色無味的氣體,通常是從水或天然氣中分解出來。但製氫卻不是什麼新技術。太空船就是使用氫氣為主要動力。
氫燃料一直以來是從蒸汽甲烷重整來產生,這是大型工業生產出氫氣最常用的方法。而氫氣也可以透過電解過程從水中產生。

其他來源如生質氣化、發酵,某種細菌的新陳代謝過程也可以產生氫氣,甚至將太陽能電池浸入水中分解其中的水來產生等等。總之,因為氫氣是真正乾淨的「能源」。

氫燃料電池的運作

車輛行駛重要因素是「行駛里程」,要達到1千公里若是電動車需要用1千公斤重的電池才做得到,但氫氣能源只需要5公斤。放在一輛車上面的差異就是一個倍數的差別。所以科技界無法認同笨重的「電池車」是運輸界綠能的解方。因為車重同時影響一輛車所有機械(包括輪軸、煞車)與輪胎磨耗與碳排,那部分的汙染差異高達4倍。


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BMW執行長表明氫能源比電力更理想,最新氫燃料車不久將量產。(官網)

到了2022年氫燃料電車和鋰電車已經比油車便宜了。由於氫燃料電車比鋰電車具有更高的能量密度,可提供車輛更長的續航里程。2023年5月歐盟公佈一項7,500億歐元的振興計劃,為綠色交通和工業提供資金。這計劃強調氫氣為優先發展的事項。

氫燃料引擎

一般了解,氫燃料電池車是電動車的一種,與氫燃料引擎車不存在替代關係,固態電池車也是電車的一種,真正要被替代的就是油車,但是油車所用的引擎卻跟氫燃料引擎車有密切關係。真正的關鍵在於引擎工業所涵蓋的產業與其職工,全球至今至少還有數百萬人,不應輕易被犧牲,更沒有道理自廢武功。

因此,全球眾多所謂「傳統車廠」並沒有完全廢除引擎的計畫,紛紛投入氫氣動力的研究,其中本田、川崎、鈴木與山葉就宣佈共同成立HySE小型氫氣引擎技術研究協會,理事長由山葉技術研究本部長擔任,有「氫氣引擎研究」、「氫氣加氣系統研究」與「燃料供應系統研究」三大目標。未來有望投入各自品牌的氫氣車生產及供應鏈服務。

簡單的說,未來汽、柴油車也許真的會消失,但是取代燃油的不一定是目前的鋰電池動力,更可能是固態電池動力車、氫燃料電池車或者氫引擎動力車。


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我國彩碤氫能電巴系統架構圖。(官網)