第四種選擇是氫能源車(chē)。其動(dòng)力源包括氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃料電池。從原理上看,氫內(nèi)燃機(jī)與傳統(tǒng)的汽油或柴油機(jī)沒(méi)有本質(zhì)上的差別。所不同的是氫能的品質(zhì)更高,不僅能量密度更大,而且更加清潔高效。這對(duì)汽車(chē)引擎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材質(zhì)、安全性等方面提出了更高的要求。技術(shù)上看,氫內(nèi)燃機(jī)距離實(shí)際應(yīng)用并不存在難以逾越的屏障。人類(lèi)社會(huì)對(duì)氫動(dòng)力的開(kāi)發(fā)利用經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的技術(shù)積累,應(yīng)用程度上已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高的層次。導(dǎo)彈、火箭、航天飛機(jī)等高速、超高速飛行器都是以氫能為主要?jiǎng)恿Φ牡湫痛???梢哉f(shuō),普通大眾對(duì)于氫能既熟悉又陌生。之所以這些航天軍工領(lǐng)域的能源技術(shù)沒(méi)有現(xiàn)身于日常生活中,原因很簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)因素制約了氫能的民用推廣。在軍事戰(zhàn)爭(zhēng)或外太空探索等體現(xiàn)國(guó)家意志層面的較量中,經(jīng)濟(jì)成本通常是讓位于政治戰(zhàn)略的。盡管氫能的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用成本極其高昂,僅提取液氫燃料的代價(jià)就不菲,但在軍事或航天領(lǐng)域,為了在對(duì)抗中獲得優(yōu)勢(shì),這些成本幾乎是不予考慮的,甚至某些時(shí)候被認(rèn)為是必不可少的。這正是一些先進(jìn)的導(dǎo)彈每枚造價(jià)動(dòng)輒上百萬(wàn)美元,一些航天飛機(jī)每次飛行的燃料費(fèi)用就高達(dá)數(shù)千萬(wàn)美元的原因之一。這樣高昂的能源成本在民用領(lǐng)域顯然沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)說(shuō),獲得廉價(jià)、穩(wěn)定、持續(xù)的氫燃料供應(yīng)是氫能得以具備競(jìng)爭(zhēng)力,大規(guī)模應(yīng)用于民用領(lǐng)域的關(guān)鍵,氫燃料電池的開(kāi)發(fā)利用上同樣面臨這一突出問(wèn)題。
燃料電池的誕生具有劃時(shí)代的意義,其足以與內(nèi)燃機(jī)的誕生相提并論。盡管燃料電池比內(nèi)燃機(jī)早半個(gè)世紀(jì)問(wèn)世,但在社會(huì)認(rèn)知與應(yīng)用程度上看,燃料電池卻與內(nèi)燃機(jī)相去甚遠(yuǎn)。自從1839年燃料電池被英國(guó)人格羅夫發(fā)明以來(lái),其一直處于緩步發(fā)展的過(guò)程中。上世紀(jì)50年代由于美蘇兩國(guó)展開(kāi)太空競(jìng)賽,燃料電池的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用才得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步,由此也受到了更廣泛的關(guān)注。此后,各種新型燃料電池相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái),以氫為原料的燃料電池更成為其中的翹楚。
毫無(wú)疑問(wèn),燃料電池的發(fā)展是極為緩慢且滯后的。從燃料電池發(fā)明到1959年完成第一臺(tái)工程樣機(jī),其間經(jīng)歷了120年,而通常一項(xiàng)新技術(shù)經(jīng)歷這個(gè)階段,所需的時(shí)間大約也就60年左右。而從完成第一臺(tái)樣機(jī)到實(shí)現(xiàn)商品化,大約需15~30年的時(shí)間。假如按照這個(gè)開(kāi)發(fā)周期衡量的話(huà),那么燃料電池最遲在上世紀(jì)90年代初就應(yīng)該進(jìn)入商業(yè)化階段。但現(xiàn)實(shí)情況是,這一過(guò)程推后了近20年。之所以出現(xiàn)這種狀況,主要還是由于以石油燃料為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)發(fā)展得太順暢了,低廉的油價(jià)使得內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力設(shè)備遍地開(kāi)花,客觀上阻礙了其他技術(shù)的發(fā)展。此外,在能源利用方面,人們習(xí)慣于以?xún)?nèi)燃機(jī)為主導(dǎo)的熱力學(xué)思維模式,而忽視了電化學(xué)在動(dòng)力設(shè)備上的應(yīng)用和開(kāi)發(fā),這使得以電化學(xué)技術(shù)為代表的燃料電池開(kāi)發(fā)被大大延緩了。如果人們?cè)?0世紀(jì)的前半葉,就注意到燃料電池動(dòng)力設(shè)備的價(jià)值,以及相關(guān)基礎(chǔ)研究的重要性,比如著手研究電極反應(yīng)速度、超電壓、電催化等有關(guān)的基礎(chǔ)問(wèn)題和解決方案。那么,燃料電池產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展或許就不是現(xiàn)今這樣的窘境了。從某種意義上說(shuō),人們今天對(duì)燃料電池的大量基礎(chǔ)研究正是在補(bǔ)昨天落下的課。