加氢产水续航600km，丰田Mirai布局可持续发展

石油属于不可再生资源。在初中时，地理老师就曾讲过，地球现存的石油资源仅能用到2050年。也是在初中时，化学老师就曾讲过，氢是清洁的燃料，且生产容易。如果氢能够代替石油，那地球将实现真正的可持续发展。

这个我在初中时就曾想过的问题，自然也有不少科学家去攻克。最早将氢能源应用在汽车领域的是韩国现代，但让人们熟知这一技术的是日本丰田。

丰田Mirai是丰田在2014年上市的首款氢燃料电池汽车。Mirai是“未来”的罗马音拼写形式。相对于传统的燃油汽车，丰田Mirai的工作原理更加简单。

车辆大体可以分为三个部分。车头部分是“驱动单元”，车身中部“产能单元”，车身中后部是“储能单元”。

当车辆运作时，车头的进气格栅引入空气（氧气）到达“产能单元”也就是燃料电池，氢气也从“储能单元”被传输到“产能单元”。在这里氢气与氧气发生氧化反应，产生电能、热能和水。电能被传输到“驱动单元”用于驱动车轮，多余的电能被传输至车尾储存到储能电池中。热能用于保证反应温度，多余的热量通过冷却散失。水通过排水口排出。

丰田Mirai的“储能单元”除了有储能电池外，最重要的就是储氢罐。储氢罐共计两个，分别位于后轴的前后，总容量为122.4L压力可达70Mpa（国内储氢设备普遍为35Mpa）续航里程可达600km-700km，并且加氢就像加油一样简单，3分钟即可搞定。

对于氢燃料，人们率先想到“易燃易爆炸”。丰田Mirai的储氢罐采用三层设计，最内层的高分子聚合材料不会与氢气反应。中间层采用热塑性碳纤维增强塑料。最外层采用玻璃纤维聚合材料混合材质。储氢罐可以抵抗轻型武器的攻击，强度高的同时制造成本也非同小可。

氢气的爆炸极限为4%~75.6%，低于这个浓度或高于这个浓度即便遇火也不会爆炸。为了避免这一浓度范围，丰田Mirai的储氢罐配有易容泄压阀，在车辆着火的情况下易容泄压阀会快速排出储氢罐内的氢气。

发展的障碍

氢燃料电池确实为汽车工业找到了“新能源”但其发展也有不少障碍。

障碍一：氢的来源

电动汽车在宣传自己0排放无污染的时候，背后的火力发电站正在大肆消耗着煤炭等不可再生资源。而氢燃料电池汽车如今也要面临这一问题。虽然初中时我们就学过电解水制氢，但大规模的电解水制氢成本高。当前制氢手段还是要通过矿物、石油等不可再生资源制取。想要获得更纯净的氢气还需等待光电制氢技术的完善。

障碍二：高昂成本

丰田Mirai在日本当地售价高达741万日元折合人民币46万左右。抛开研发成本，车辆的制造成本也是非常昂贵，除了上述所说的碳纤维+复合材质的储氢罐，燃料电池组还需要贵金属——铂金。每辆丰田Mirai需要铂金15g左右，其他氢燃料电池汽车铂金使用量也在20g-50g左右，全球铂金矿总量为150t左右。如果能够找到更经济的材料替换，氢燃料电池汽车才能广泛普及。

障碍三：安全需验证

虽然丰田Mirai的储氢罐已经有众多安全技术加持，但其稳定性还有待商榷。氢气是极为活泼的气体，这也是为什么氢作为燃料没有普及的原因之一。目前还没有一家第三方机构对丰田Mirai的碰撞安全性做测试，想要普及到燃油车的水平，安全性即便没有提升也不能退步。
氢能源潜力无限

氢燃料电池汽车相对于燃油汽车实现了0排放。与电动汽车相比，氢燃料电池的报废电池污染更小，加氢更快捷。氢能源不仅对汽车有着变革的意义，对全球工业发展、能源体系也有着至关重要的作用。如果有一天人类可以完全掌握氢能源的使用，那将实现真正的可持续发展。
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