克服众多难题！科学家将氢能源推向一个新高度

近年来，可再生能源的应用在美国越来越普及。然而，我们绝大多数的能源依然来自化石燃料。可再生能源需要克服重大限制和障碍，才能为我们的整体能源解决方案作出更大贡献。氢燃料电池可能是我们可持续能源的未来。

与能源相关的“cell”一词与电池有关，但燃料电池更像是内燃机。这是因为当电池储存能量时，高效的氢燃料电池通过反电解化学反应产生能量。而且，它们属于环境友好型燃料，只产生电、水和热。

那么，为什么它们现在没有被广泛运用在各个领域呢？毕竟，自上世纪60年代以来，美国宇航局(NASA)的航天飞机一直在使用燃料电池。事实上，自那时以来，这种技术得到了突飞猛进的发展。不幸的是，与可再生能源一样，要得到广泛的应用还有很长一段路要走。然而，工程和计算机科学学院的副教授Jeongmin Ahn表示，燃料电池的前景正在迅速变化，它可能很快就会成为许多领域能源应用中可行的替代品。

Ahn说：“考虑到燃料电池的实施所面临的真正障碍，美国过去的政策决定非常青睐可再生能源和电池动力电动汽车。如今，广泛采用燃料电池变得更加可行。”

那些把其他能源解决方案置于燃料电池之上的人一直有着几个关键问题：氢气生产成本高昂；氢很难储存，尤其是在汽车上；而且几乎没有现有的基础设施支撑。根据Ahn的说法，这些常见的反对意见不像过去那样站得住脚。

挑战1：燃料电池和氢太贵了

生产氢的成本历来很高，但美国天然气产量的增加(氢的一个重要来源)使其价格比以往任何时候都低。此外，通过电解质分解水可以生产氢。最重要的是，氢的生产成本已经达到了低于汽油生产的水平。研究人员还发现了使用更便宜的材料制造燃料电池。至少在成本方面，氢燃料电池已经可以与其他方式竞争了。

挑战2：储氢困难

氢气的储存是一个挑战，因为它是一种气体。保存氢气会占用很大的空间，需要厚重的油箱。这是氢动力汽车特别关心的问题。幸运的是，这一特殊的挑战似乎几乎被完全克服了。许多汽车公司已经成功地为商业车辆创造了一个系统，将氢转化为氨气，再转化为氢气，为化学反应提供动力。丰田公司在他们的燃料电池驱动的Mirai中使用了这项技术，目前在美国、日本和欧洲的道路上有6000多辆使用该技术的车辆。

挑战3：世界能源是建立在化石燃料上的，而不是氢

如果你像大多数人一样驾驶汽油汽车，你很可能永远不会想到燃料耗尽。当你的油量显示你的油箱很低时，每个角落都有加油站。如果你开的是氢动力汽车，你需要全神贯注地注意最近的氢气站。

的确，我们没有一个健全的氢基础设施，但在大多数发达国家，我们确实有天然气和水基础设施。这两者都可以被用作生产氢气的来源，其成本可以达到或低于汽油产量。你不需要拖拉机拖车就可以在现场生产。

燃料电池的实施比以往任何时候都更加现实。不仅如此，在许多地方它们已经成为现实。除了丰田与Mirai的成功之外，本田和现代汽车还准备参与氢燃料电池汽车行业的竞争。Google，Verizon和AT＆T等公司使用固定的Bloom Energy燃料电池技术为其设施供电。而且，截至今年9月，世界上第一个燃料电池列车在德国运营。创新者也正在寻找将燃料电池技术与可再生能源相结合的方法，以推动两种解决方案的发展。这些只是实际燃料电池技术正在兴起的众多地方中的一部分。

这个行业并不是唯一一个让人们对这个想法产生兴趣的领域。今年8月，美国能源部打破了传统，在支持氢和燃料电池技术的新项目上提供了3800万美元的资金，这与几年前他们的立场大相径庭。他们估计，到2023年，美国将有多达4万辆氢燃料电池汽车在美国公路上行驶。

Ahn说：“这需要时间，但越来越多的人对使用替代的、更环保的能源解决方案持开放态度。任何一个可持续的选择都不可能在短期内占据主导地位，因此我们需要利用我们所拥有的一切来减少化石燃料的使用。采取行动，如用燃料电池技术取代内燃机，将大大有助于减少排放和解决一系列能源问题。氢燃料电池的未来是光明的。