[摘要]非再生资源石油日渐枯竭的现状迫切的需要一种清洁方便的能源来替代它。汽车是石油的一大消耗体，为了减少对石油的依赖程度，其燃料替代品的研究具有极其重要的意义。本文主要介绍了氢燃料汽车的发展前景。国内外形式及其制约因素三个方面。
一、发展前景
（一）能源现状
世界石油的57%被消耗于交通领域，而全世界汽车保有量目前约为8亿辆，同时还在以每年3000万辆的速度递增，预计到2010年，全球汽车保有量将达到10亿辆。据美国能源部预测，2020年以后，全球石油需求与常规供给之间将开始出现净缺口，这个缺口将在2050年达到500亿桶。
面对以上的形式，随着日益严重的气候变暖和环境污染以及化石能源终将面临枯竭，以氢能为
代表的高效清洁能源越来越成为社会生存与发展的必然选择。在这其中一方面，为了减轻排放污染，氢能燃料电池电动汽车已被列为21世纪十大高技术之首。
氢能燃料电池基本原理是利用电分解水的逆反应，使氢气与空气中的氧气产生化学反应，产生水和电，从而实现高效率的低温发电，且余热的回收与再利用也简单易行。
（二）氢能由于具有以下主要特点而逐渐被许多国家看好
1．替代石油。能减少对外国的石油依赖，实现能源独立。牛津研究所预测，到2010年前，世界每天生产的氢能源当量将达到320万桶石油；2020年前将达到950万桶石油。专家们认为，氢将在2050年前取代石油而成为主要能源，人类将进入完全的氢经济社会。
2．能量高。除核燃料外，氢的发热值是目前技术条件下能量利用率最高的车用能源。燃料电池的比能量可达200－350Wh／kg，为锂离子电池的2－3倍；能量转换效率高达60%～80%，是汽油机或柴油机的1.5～2倍。
3．氢燃烧性能好，点燃快。
4．环保。氢燃料电池是一种清洁能源，氢本身无、无臭、无毒，十分纯净，它自身燃烧后只生成水和少量的氮化氢，而不会产生一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和颗粒尘粉等对人体有害的污染物质，少量的氮化氢稍加处理后也不会污染环境，而且它燃烧后所生成的水，还可继续制氢，反复循环使用。
5．利用形式多样.可以以气态、液态或固态金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
6．来源广泛。
二、国内外形式：
（一）国内
1．我国城市环境空气质量监测表明，70％的城市环境空气质量不达标。随着城市机动车保有量的急剧增加，机动车污染排放已成为很多城市空气污染的主要来源。
表2-1.比较2003/1995全国机动车废气排放量：
随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染排放总量也持续攀升。根据有关部门预测，2005年我国大城市机动车尾气排放污染量将有可能达到总大气污染量的75％左右，如果不有效控制汽车排放污染，大城市大气污染类型将会从煤烟型转化为汽车尾气型。
2．当前，解决能源危机、解决环境污染、推动可持续交通的发展，这已经成为中国和谐社会建设的重要战略之一。
在中国中长期科学和技术发展规划战略研究中，氢能被列为重点发展方向之一。中国的燃料电池技术在国家863和973计划的支持下，取得了快速和卓有成效的发展，不但在短时间内缩短了与发达国家的差距，而且在某些方向还具备一定优势。
3．我国在氢燃料方面的研究下了比较大的气力，同时也取的了较喜人的成果。上海自主研发的国内首批氢燃料电池轿车“超越3号”参加了在法国巴黎举行的第八届必比登清洁能源汽车挑战赛，顺利通过全部比赛项目，取得了优异成绩，并且完成了120公里的拉力赛。
表2-2.
第一、第二、第三代轿车用燃料电池发动机主要性能指标比较
第三代燃料电池发动机可以保证燃料电池轿车“超越三号”最高时速达到120.7公里/小时；加速时间0～100公里/小时为20秒，按国家J1015标准测定燃料经济性为1.178公斤/100公里；总续驶里程可达260公里。
（二）国外
1．国外有关氢能技术规范和标准方面的活动十分活跃，特别是美国、欧盟、日本等发达国家都很重视氢能技术规范和标准的制定以及与技术的同步协调发展工作，同时也非常注重国际间的合作并极力将本国氢能技术规范和标准国际化。发达国家的标准体系已日趋完善，发达国家介入氢能的标准组织主要有：国际标准化组织（ISO），国际电工委员会（IEC），美
国机械工程师协会（ASME），氢能法规和标准协调委员会（HCSCC），加拿大标准协会（CSA），电气和电子工程师协会（IEEE），国际法规理事会（ICC），自动化工程师协会（SAE），保险业者实验室（UL），欧洲英国标准（BS），日本标准协会（JSA）。其中，著名的国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）均分设有关氢能的技术委员会TC 197氢能技术委员会和TC 105燃料电池技术委员会。其中IEC／TC 105和ISO／TC 197分别专攻氢能应用系统的某些重要领域，如氢能系统安全性的基本考虑、氯服务站、氢燃料产品规范等。
另外目前较有影响的国际氢能合作组织主要有：氢能经济国际合作组织（IPHE），欧洲联合氢能项目（EIHP），促进氢能转变伙伴关系（PATH）（美国、加拿大、日本）。均致力于氢能技术规范和标准制定工作。其中欧洲联合氢能项目（EIHP）有整体协调、燃料添加站、与添加燃料有关的相关界面、汽车、安全、与“EUUSA”相关的一揽子活动。目前全球氢燃料电池车辆统一规则的工作已经在全球紧锣密鼓的展开，有关国际氢能的汽车法规要求和标准、氢能标准和法规的协调模板也已逐渐形成。
2．近年来，美国、日本、欧盟都制定了氢能发展规划和相应计划，美已制定国家氢能发展路线图，并宣布今后五年拨款十七亿美元支持氢能开发。
美国能源部副部长麦克史莱罗在华盛顿举行的一场能源会议上表示，不论石油时代是否即将走到尽头，美国发展氢能经济的好处就是可以大量利用国内资源来生产，不需要像石油一样仰赖其他国家的进口，美国正在寻求能源的多样化，其中布什总统在2003年提出的氢能经济的远景就是其中之一。且在政府工作报告中，布什总统宣布将投资12亿美元用于氢能源的研究开发，这将会扭转美国对国外石油依赖性的增长、同时降低温室气体的排放。
与此同时，美国许多汽车大厂也在研发氢能车方面做了许多努力。戴姆勒克莱斯勒宣布，将在今年夏天生产出37辆以氢能电池为动力的试验车。福特汽车公司也计划在今年底之前制造出约30辆燃料电池车。日系车厂丰田、本田以及日产也都准备在未来五年之内让试验车上路。
3． 欧盟也制定氢能发展战略，拨专款用于氢能和燃料电池研发，欧洲十个城市去年已开始燃料电池公共汽车商业化载客示范运行。
日前，国外经济研究所发表了《氢燃料汽车市场的开发动向》报告，对2010年之前日美欧等地区将以何种形式推动使用内燃装置的氢燃料汽车的实用化进程、扩大市场规模进行了调查。调查显示，氢燃料汽车将于2005年投放市场，2008年以后实现量产。预计截止到2010
年，全球所有氢燃料汽车（氢气内燃装置）的普及数量将达约4万辆。
三、制约因素
（一）出于节能和环保的考虑，全球各大汽车厂商都加大了开发氢燃料汽车的力度。但要想使氢燃料完全替代燃油，汽车厂商还面临很多问题。
1．加氢站
目前最困扰全球汽车厂商的问题是，司机到哪里才能加注氢燃料。据统计，现在全 球只有不到100家汽车加油站可以同时供应氢燃料。市场人士估计，让每个加油站都能供应氢燃料尚需20年的时间。
2．安全
液化氢必须在零下253摄氏度的低温中才的以保存，也许汽车自带的低温系统可以解决这一问题，但是如果汽车三四天不开动的话，液化氢就会开始沸腾，氢气就会通过排气孔散发出来。造成不可估量的危险。
3．节能
氢燃料作为动力并没有完全达到节能的目的。由于电解水非常耗电，产生1000克氢燃料的成本至少要氢能汽车2.5美元。目前美国90%的氢燃料来自于天然气加工。另外，氢燃料燃烧时会产生少量的氮氧化合物，要达到彻底环保还需更多的努力。
4．成本
目前，燃料电池车价格高是制约氢能发展的主要“瓶颈”。导致价格居高不下的因素主要有两个：一是燃料电池系统相当复杂，其制造还需要贵重金属。二是氢为易挥发、易燃的危险气体，对金属有脆化作用，这使燃料电池车的维护和运转费用大幅度提高。
（二）虽然氢能源被广泛认为是将要取代化石能源的一种清洁能源，但以英国华威大学经济学家安德鲁.奥斯沃尔德、伦敦政策研究所能源经济学家保尔。埃金斯等学者为代表的部分研究人员却认为，现在的氢不是免费的午餐，它并不是清洁、绿的燃料。目前所提出的氢制取生产线路都面临着这种进退维谷的局面：人类不得不研发另外一种新技术来处理生产新能量所带来的后果。例如，人们主要通过甲烷来获得氢气，但这种方法在产生氢气的过程却向
大气排放了二氧化碳；采用电解水的方式获得氢需要大量的电力供应，现在大量的电力仍然出自消耗化石燃料的发电厂；利用可再生能源制氢方面的前景目前也并不乐观；此外，众多国家的政治家对核能源的建设采取了十分谨慎甚至禁止的态度，因此利用核能来生产氢在短期内也不是很容易能够实现。
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