燃料电池的悖论诠释

长寿

       在公共汽车上运行 20 年后，PEM 燃料电池的寿命结果变得可用。在加利福尼亚和英格兰等温和气候条件下运行的典型使用寿命为 32,000 小时，然后功率降至 80%，这表示寿命终止。许多突出的问题已经通过电子监控得到解决。

       用于长途路线的燃料电池动力公共汽车和卡车仅在续航里程方面优于电池动力。加油不到 10 分钟，类似于柴油巴士。与大型车辆的电池充电相比，氢气加氢所需的基础设施据说更便宜、更紧凑。更多信息请参见：BU-1005：燃料电池动力汽车有未来吗？

燃料电池的悖论

       燃料电池在 20 世纪 90 年代风靡一时，当时科学家和股票推销员设想了一个依靠清洁且取之不尽用之不竭的资源——氢——运行的世界。他们预测汽车将依靠燃料电池运行，家庭用电也将由燃料电池产生。股价飙升，但边际业绩、高制造成本和有限的使用寿命削弱了氢梦想。

       据说燃料电池将像 20 世纪 70 年代微处理器那样改变世界。一种清洁和取之不尽用之不竭的能源将会出现，从而解决燃烧化石燃料带来的环境问题。从 1999 年到 2001 年，超过 2,000 家组织积极参与燃料电池的开发，北美最大的四家燃料电池上市公司通过公开发行股票筹集了超过 10 亿美元的资金。什么地方出了错？

       氢本身不是能源，而是一种传输和储存能量的介质，类似于为电池充电的电能。要设想“燃烧源源不断的氢气”，必须首先生产燃料，因为氢气不能像石油那样从地球上抽取。虽然化石燃料本身很​​适合生产氢气，但如果提取这种有价值的燃料与直接燃烧它的成本一样多或更多，那么用这种有价值的燃料来释放氢气就毫无意义了。唯一的好处是减少温室气体。

       燃料电池类似于电池，只要有燃料，就会发生电化学反应。氢气储存在加压容器中，氧气从空气中获取。由于没有燃烧，没有有害排放物，唯一的副产品是纯净水。质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 排放的水非常纯净，以至于来到温哥华巴拉德动力系统公司的游客都可以享用用这种干净的水制成的热茶。燃料电池是一种将氢燃料与氧气结合产生电、热和水的电化学装置.

       燃料电池技术在将碳燃料转化为能源方面的效率是燃烧技术的两倍。氢是最简单的化学元素（一个质子和一个电子），是一种储量丰富且非常清洁的燃料。氢占宇宙的 90%，是地球表面第三丰富的元素。如此丰富的燃料将以相对较低的成本提供几乎无限的清洁能源。但是有一个障碍。

       对于大多数燃料，氢与其他物质结合，“释放”气体需要能量。就净热值 (NCV) 而言，氢气的生产成本高于汽油。有人说氢气几乎是能量中性的，这意味着它在最终目的地输送的能量与其产生的能量一样多。（参见BU-1007：净热值）

       氢的储存造成了进一步的缺点。加压氢需要重型钢罐，按体积计算的 NCV 比液态石油产品低约 24 倍。在密度更大的液态形式下，氢气需要大量的隔热材料才能冷藏。

       氢气也可以通过重整器从现有燃料（例如甲醇、丙烷、丁烷或天然气）中提取来生产。将化石燃料转化为纯氢会释放一些剩余的碳，但这比汽车尾气产生的碳的危害要低 90%。携带重整器会增加车辆重量并增加成本；改革者也迟钝。氢转化的净收益受到质疑，因为它没有解决能源问题。

       威尔士法官兼绅士科学家威廉·格罗夫爵士 (Sir William Grove) 于 1839 年提出了燃料电池概念，但这项发明从未取得成功。这是在内燃机 (ICE) 的开发过程中取得的可喜成果。直到 20 世纪 60 年代，燃料电池才在双子座太空计划期间投入实际使用。NASA 更喜欢这种清洁能源而不是核能或太阳能。选择的碱性燃料电池系统为宇航员发电并生产饮用水。

       高昂的材料成本使燃料电池无法用于商业用途。燃料电池芯（堆）价格昂贵，寿命有限。在内燃机中燃烧化石燃料是利用能源的最简单和最有效的方式，但它会产生污染。

       高成本并没有阻止已故的碱性电池的共同发明人 Karl Kordesch 在 1970 年代初期将他的汽车转换为碱性燃料电池。他把氢气罐装在车顶，把燃料电池和备用电池放在后备箱里。根据 Kordesch 的说法，有足够的空间