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百家讲坛: 未来的太阳能车 -陈全世
主讲人简介 陈全世，清华大学汽车工程系教授，中国汽车工程学会常务理事。长期从事特种汽车技术研究。目前承担国家“863”电动汽车专项中“燃料电池城市客车整车技术研究”课题。 内容简介 随着全社会对汽车排放控制、能源利用问题的日益关注，清洁、环保、节能的新能源汽车已成为世界汽车工业发展的热点。各种燃气汽车、电动汽车、混合动力汽车技术在近几年得到了快速发展。因此太阳能电动汽车被人们称作“未来汽车”。清华大学汽车工程系陈全世教授从三个方面谈到大家目前所关注的太阳能汽车问题。 第一个就是风靡全球的太阳能电动车比赛，介绍了“２００２中国太阳能电动车友谊赛暨巡回展” 比赛的一些情况。 再一个就是太阳能的利用，太阳不断地向宇宙空间辐射出巨大的能量，其内部的热核反应现在统计，足以维持6×1010年，相对于人类来说它是“取之不尽，用之不竭”的巨大能源。所以我们可以充分利用。最后陈教授谈到了太阳能在汽车上的应用问题，也就是解答了观众目前所关注的太阳能车能不能代替燃油车的问题。它的应用主要是在传统汽车身上做辅助电池用。什么叫辅助动力系统呢？不是作为汽车的驱动力，它不能带动空调里面的压缩机，因为空调里的压缩机好几个千瓦，只可以带动空调里面的电扇。做一些辅助动力用。第二个太阳能可以做充电站，就是在一个房子上搭很多的太阳能板，把那个太阳能收集起来给电动汽车充电。 第三个就是利用太阳能制氢，太阳能先发电，电解水的电把那个氢气制出来以后，存在一个大罐子里头，给汽车里的燃料电池加氢，氢和氧气再化合生成水同时放出电，这样供汽车使用。节目最后陈教授提出太阳能车代替燃油车在目前还不能实现，主要是因为太阳能电池能量密度小，转化效率低，价格昂贵，技术还不成熟，所以目前还不能广泛推广使用。但是太阳能电动车是最清洁，最有发展前景的绿色环保汽车，所以它的推广还是非常有前景的。 全文 女士们、先生们，今天我来给大家讨论这个目前比较热点的一个问题，名字叫《太阳能车代替燃油车能实现吗》。我先把这个背景介绍一下，为什么太阳能电动车会在目前引起大家的关注呢？我想里面有三个背景，我先从大的开始，第一个是第二届联合国召开的《世界环境与发展大会》，也号称《地球大会》，已经在南非的约翰内斯堡开幕。第一届十年以前在巴西的里约热内卢开始的，这是第二届，这是一个唤起全球人对环境、 对可持续发展的一个关注，关心地球，这是一个很大的热点，我们中国也不例外。第二个由我国人大常委会通过的《科技普及法》已经正式颁布了，要在全国实施。因此崇尚科学、反对迷信、崇尚真理、摈弃邪教，变成人们生活中的一个大事，也就是说要提高我们民族的科学素质，要建设我们富强的国家。 首先在科学方面我们要有很深厚的底子，因此这个事我觉得是个很关键的问题。第三件事就是由中国汽车工程学会和美国EDS公司共同发起和主办的“2002中国太阳能电动车友谊赛暨巡回展”于8月3号到8月12号，在上海、天津、南京和北京四个城市已经举办结束了，取到了很好的效果，我也是这一次中方参赛的一个队伍的清华大学教练兼领队，这个车就是我们做的。下面再介绍一下我今天的提纲,第一个就是风靡全球的太阳能电动车比赛，会介绍一下我们中国这次比赛的一些情况，一些图片。大家说你搞这个干什么？这个太阳能能不能进入家庭，也就是提出太阳能车能不能代替燃油车，这个问题这么提出来的。第二个大问题我讲一下太阳能及其利用，太阳能利用大概讲这么三个小问题，一个是清洁硕大的太阳能，第二个太阳能的热量利用，太阳能可以利用热，可以做饭，可以加热，第三个讲太阳能发电装置。第三个大的问题就是太阳能在汽车上的应用问题，就是正面回答这个太阳能车能不能代替燃油车，一个是在传统汽车身上，太阳能车做辅助电池用。第二个，就是太阳能可以做充电站，我们这个电动车的充电站，不是用网上的电充，而是搭一个房子，那个房子上相当多的太阳能板，把那个太阳能收集起来给电动汽车充电，也就是说它用的能量是从太阳过来的,用太阳能的。第三个就是目前大家可以清楚地叫燃料电池汽车，用太阳能制氢，太阳能怎么制氢呢？太阳能先发电，电解水的电把那个氢气制出来以后，存在一个大罐子里头，给燃料电池加氢，这样可以解决这个问题。 我先讲一下全球太阳能车比赛的情况，也就是第一个讲一下这次“2002年中国太阳能电动车友谊赛暨巡回展”的情况。它的发起单位是中国汽车工程学会和美国EDS公司，参赛的代表队一共有三个，从美国邀请了两个,一个是美国密苏里-罗拉大学，就是University of Missouri Rolla这个学校，这个学校是2001年全美大学生比赛的第二名，另外一个是美国普林学院Principia College，这个是2001年的第七名，另外就是我们清华大学自己做的一个车，这个车曾经参加过日本能登的太阳能比赛。到香港回归的时候，1997年的7月份我们在香港去参加过展览。先来介绍一下，这是他们一个队的，这是美国密苏里大学他们的车和他们整个代表队的情况，后边的帐篷是他们2001年参加全美比赛的时候，每一个学校是有一个帐篷的。也是在一个地方进行比赛，一共四十几个大学参加。这是普林学院这个太阳能队，普林学院是一个教会学校，这个学校比较小，大概一共教职工加起来和学生加起来有七百人，但是他们心很齐，做这个车还做得很好，可贵的他们不是学工程的，是学文的，基本是以文科为主的，但是他们做的车还是做得不错的。这是我们清华大学这个队，这是我们组的核心队员。这个是我们在上海进行比赛的那个开幕式，这是开幕式完以后，我们这几辆车在它那个浦东的科技会展前面进行展示。前面这个是我们清华的车，中间 后面跟的是另外一个车，这是这个车在南京的高速公路上进行走，这是高速公路上一个站，那有南京的标志，它就和别的车一样在马路上走，在南京一共走了六十多公里，比赛了一段，又另外展示了一段，我后面要讲，在最热闹的新街口那地方走了几十公里，大概沿途有十几万人观看这个情况。这是在天津，天津的大街上，绕着河北工业大学校园走了有5.5公里，这是在北京的情况，北京在进行比赛，有三个车都排成一队，发令员一发就开始进行比赛的情况，这是在清华大学主楼前广场进行闭幕式，这是闭幕式的会场，也展了三辆车，闭幕式完以后，这三辆车在清华校园里头进行巡展，那三辆车排着队在那里面开给大家进行看。这是我想讲的第一个问题，就是太阳能车这一次比赛的一些情况。 第二个问题太阳能及其利用，太阳能确实大家都知道了，第一个我觉得是清洁硕大的太阳能， 这个是我从一些科普杂志里面得到的一些，也是我们学生编的教材里面的。太阳内不断地向宇宙空间辐射出巨大的能量，其内部的热核反应现在统计，足以维持6×1010年，这时间是很长的，太阳什么时候没有呢，那恐怕是6×1010，这个拿年来统计的，相对于人类来说它可以是“取之不尽，用之不竭”的巨大能源。第二点是太阳表面平均每平方米所发出的热量相当于一个6300千瓦的发电量的能量，每1平方米，太阳是非常之大的直径，它比地球大几百倍，但是每一个平方米发出的热量却相当于6300千瓦的一个发电站，地球离太阳有1.5公里之遥，很远的。从太阳获得的热量，只是太阳总辐射能量的22亿分之一，就是很少的一部分到了地球上面，但是这个能量是非常之大的，太阳的能量中35%被反射回去了，也就是有一种臭氧层保护着地球。如果太阳全部照射在地面上，可能就像我们嫦娥奔月那里面讲的，九个太阳照着地球，根本就没法活了。我国陆地面积内每年接收的太阳能的总量在3.3×103到8.6×106千焦耳每平方米每年，1平方米一年所烧的能量在这个范围，为什么呢？有的地方光照好，有的地方光照差，特别是我们的西部地区，光照比较好，东部地区有些地区光照比较差，到达地球表面的功率大约有每平方米在1千瓦左右，也就是太阳能的密度怎么样，看它挺热的，它1平方米只有一个千瓦，再加上它转化率比较低，我们现在转化率变全成电的话，大概的转化率在15%--20%之间，也就是六分之一到五分之一转化为电能，因此你想1平方米才多少，才几百瓦，一个汽车有多大呢，因为它的能量密度是比较低的， 第二我们看一看太阳能热的利用，就是从热量上要利用太阳能，怎么利用，热量这个大家遇见得比较多，有太阳能热水器，利用太阳能供热的方法，常见的太阳能热水器，太阳能灶还有太阳能房。太阳能供热最大的关键部件就是集热器，怎么把这个热能收集起来。它的基本原理，就是把密度稀疏的阳光“浓缩”起来产生高温。它的分类第一种就是像一把伞一样叫“聚光型”的集热器，另外就是像平板一样，我们用的大部分都是平板，而且有的平板是像向日葵一样有跟踪的功能，它还可以随着太阳的转向，它转变那个方向，这种是有的。另外像排管一样把它排起来，这种我们家里用的可能都有。最复杂的就是把太阳能变成一个发电的装置。太阳能发电有两种，就是把太阳的辐射能转变化电能，这个在很早以前就做过这方面工作。典型的一个例子就是利用太阳能的热发电，就是把太阳能的热集中起来进行热力发电，把热再转化为电。比较好的就是太阳能光发电，把太阳能直接变成光，制造太阳能电池，直接进行光电的转换，也就是有些材料，当太阳能照在上面去以后，它就把它的光转变为电，就有电子的流动，就有电动势，不过有外界的负荷就有电流产生，因此我们这儿主要介绍一个太阳能发电的两种形式。第一种形式叫做光生伏打电池，一般是在电子型硅单晶小片上，用扩散法渗进一薄层的硼，再加上电极制成这个太阳能板，当受到光照射时两极间产生电动势，另外就是光化学电池，化学电池就是在电解液里加入两个电极，当阳光照射其中一个的时候，两极之间就产生电动势，这种是最早用的太阳能电池，现在基本上不用了，没有多少发展前途，现在我们讲的主要就是利用太阳能制造太阳能电池，用半导体材料进行。 平常我们指的所谓太阳能电池就是光生伏打电池，在一平方米面积上铺满了硅太阳能电池的话，可以得到100瓦的电力，人造卫星和宇宙飞船多用这种电池供电，当然现在的转化率可以到20%，甚至可以到25%。你看我们卫星上用的基本上都是太阳能电池，过几年卫星不能用了。为什么呢，就是电池已经失效了，它也有一定的寿命，过一段时间性能要衰退，要脱落，个别的线就断掉了，因为电池制出来以后，一片一片地把它焊起来，把它收集起来电流，如果焊线一断掉以后，那个电池就失去作用了，时间一长那个电池就失效了，这是我们看到的太阳能电池板，有各种各样的，一个是单晶硅的我们以前用得比较多的，另外就是非晶硅的太阳能电池，这都是比较硬的。现在一种新的可以把这个东西涂在这个塑料薄膜上，薄膜可以卷起来。大家看看多晶硅的太阳能电池。还有一个树胶脂封的太阳能电池，这是一种树胶的电池，它足以把一个树胶作为一个载体，把那些硅晶的材料经过扩散的方法，沉积在上面，这个好处就是可以卷起来，不像我们那个是很硬的，不能动，要一动就会有许多问题，这种电池也用得比较多。 第三个我就回答一下我们这个问题，就是太阳能在汽车上的应用问题。太阳能在汽车上怎么去用。为什么呢？这个汽车的能源问题是非常严重的。我举一个例子，我们国家2001年石油的产量，大概有2.1亿吨石油，7000万吨是进口的，1.5亿吨是我们生产的，也就是三分之一是进口的，不到三分之二是我们国产的。而且我们国产的油质量比较差，大家说那个为什么汽车的排放里有问题呢？我这里也会讲，我们油的品质不好，含的杂质太多，我去考察了大庆 大港 辽河油田和胜利油田，我们国家产的油基本上都是黑的，沥青占的比例很大,只有新疆油田，我去过新疆的塔克拉玛干大沙漠，那里头边的油是清亮的,类似于比较差的柴油，原油出来就是很好的油，因此我们国家是非常缺油的，大家说车增长得很快，车烧什么，很明显的例子。即使我们的油是有的，但是烧完以后它是一个碳氢化合物，烧完以后就有一个污染的问题。过去我们把二氧化碳不看做是有害气体。现在把它叫温室气体，也就是二氧化碳的大量排放，使地球的温度越来越高。最典型的是我到德国去过，德国大家知道阿尔卑斯山里面是旅游胜地，是滑雪的。2001年的1月份到德国去的时候，德国人到处找不着滑雪的地方。为什么呢？气温一变暖，阿尔卑斯山的积雪不够五十厘米，只有十几厘米，也就是雪把有些地方挡不住，没法滑。这个已经很危险了，德国人、欧洲人已经强烈地感到温室问题的影响，因此探索太阳能在汽车上的应用，已肯定是我们搞汽车的人和每一个有汽车的人，和没有汽车的人，都想像的一个办法。如果太阳能能利用，那我们就还是取之不尽，用之不竭的，它那么多能量。能不能被我们利用呢？这自然会提出这个问题。 因此我现在这儿讲三个问题，第一个问题是在传统的汽车上就是太阳能怎么利用它，这个人们已经有许多办法。第二个问题太阳能做充电站，这个已经国外用得比较多了，特别是美国的西部和中西部有一大片的沙漠地区，亚利桑那那个地方有沙漠，沙漠里那个太阳能是非常充分的，它们在利用这个，当然美国不缺油。但是它们也得研究这个，作为能源安全问题，在研究这个问题。第三个问题就是我们现在比较热的燃料电池汽车。国家花了很大的钱，国际上很大的热点，就是认为燃料电池车能够代替现在的燃油车，作为21世纪后的半期主要电汽车的能源。它是烧氢的，那个氢从哪儿来？可以从太阳能制取。因为太阳能无论是干什么，它都不能把它存起来，太阳一下山就没有了，因此怎么把太阳能给存起来，用蓄电池现在价格比较贵。因此把太阳能怎么变成一个别的燃料，把它存起来，这是我们也要想像的办法。 我们先来看第一个，传统的车上太阳能的利用，它是作为辅助动力系统用的。什么叫辅助动力系统呢？不是作为汽车的驱动力。一个小轿车，我们最简单的一个夏利车，它大概有35千瓦的动力，你想我们太阳能有多少，夏利的那个动力很差，不过看我们的桑塔纳，那大概有七十个千瓦，最差的我们212吉普车过去也是六十个千瓦。你这太阳能有多大的面积呢？一般都是在五十千瓦左右，而太阳能发的功率比较小，因为1平方米才有一个千瓦，转化率就算是20% ，最高的才200瓦。一个桑塔纳汽车上也就是3到4平米，所有的地方都贴上，3到4平米就算5平米，那才一个千瓦呢，这一个千瓦是不足以推动这个汽车用的，因此说我们在传统的目前的汽车上，贴上太阳能板能干什么，这一个千瓦能干什么呢？第一个它可以做辅助动力用，例如可以给我们那个电池可以充电，辅助电池可以充电，12伏的电池。第二个车停在那儿的时候，如果有太阳的话，那个车里头温度很高，它可以带动风扇排风。另外由于太阳能的作用，它里面的温度就没那么高了。因为太阳能毕竟把百分之十几—百分之二十的热量已经吸收掉了。因此可以起这些作用，我们的意思是做辅助动力用的，带动风扇，带动空调里面的电扇，它不能带动空调里面的压缩机，因为空调里的压缩机好几个千瓦，只可以带动空调里面的电扇。这是可以做一些辅助动力用，它不能作为主动力用，主要就是它的面积太小。因此要在传统的汽车上，用太阳能作为动力，那是不可能的，只能做辅助动力用。或者在一些特殊的车上，因为大家知道，德国的大众公司，它那个前总裁在下台之前，说他一定要实现一升车这个梦想，什么叫一升车呢？百公里油耗一升，那么大家想这个几乎是不可能，但是他已经实现了，那个车做出来，从他的总部狼堡开到汉堡，开了将近两千公里，平均油耗百公里0.96升，做到这个东西了，但是它的能耗是很低的。当然发动机的效率也比较低。这个车很轻只坐一个人。因此这个能量再加上一些电池，我估计是有可能实现的，但是不是传统的车，肯定不是我们现在车改装一下就可以作为这个用，这肯定是不可能的，这一点我可以明确地回答，就是不可能做到这一点。因此我们有时候到一个地方，有些人就说你们这个车怎么能才坐一个人，怎么进入家庭，我说这个车不是进入家庭的，要进入家庭那咱们另当别论，另外再设计，目前的车贴上太阳能板这个车不能进入家庭。 第二个问题，大家看一看这个车上，就是我们奥迪公司生产的一种车顶配有太阳能发电系统的一辆车，这个车的一些原理是什么呢？就是欧洲现在要取消空调，为什么呢？氟里昂不能用了，因为氟里昂是破坏臭氧层的，发达国家已经不让用了，中国还可以再用两年，因此它要在空调系统做改动，它很复杂，它干脆给上面贴个太阳能板，这个太阳能板干什么呢？就是带着风扇在进行通风，车停在那儿，太阳能板在发电，发电带动里面的抽风机，就把里面的热量就抽出来了。这样的话就可以使这个车温度保持比较低，这是用这个用的，这是传统的汽车上用太阳能板的。还有一个就是概念性的电动车，这是日本的一个教授设计的，这个名字叫Luciole,这实际是一个萤火虫的意思，它的颜色像萤火虫，它的顶儿上帖的是太阳能板的，它的太阳能板是干什么用的？给它的电池充电。这个车在北京展览过，它上面有大概将近一平方米的那个太阳能板，当然那个太阳能板可能转化率是比较高的，因为它做的概念车，钱是比较多的，它能够产生一定的电，主要是它给它的辅助12伏的电池充电的，当12伏电池满了以后，12伏电池反过来会给它那个主电池充电，这就是太阳能电池在车身上贴的，用做以辅助电池充电的一个系统，你看这个车很细长，它那个位子是两个座，是前后坐的，不是一排能坐两个人的，为什么呢日本这个车是有用途的，有些挺小的日本的东京和京都一些小街道，那个街道很窄，这个车过不去，那个地方也不许一般的车走，为什么呢，那都是文物，好多建筑是我们唐朝时候，那个鉴真和尚在那儿去住的，那是不许车进的，但是它这个车可以进去，为什么呢？它是电动车不排放废气，这个车的宽度大概将近一米，它可以进去很小的胡同，这个里面有太阳能。 第二个我们看一下太阳能充电站的应用，因为太阳能虽然供应密度大，但是充电站的房子是很大的，例如我做一个30平方米的一个太阳能板，它发出的电可以为一个电动汽车充电，有太阳的时候把车搁那儿，直接给那个电池充电或者现在做的这个电动汽车，有两套电池，一套电池在用，一套电池就搁在充电站那个地方。这样的话就可以用换电池的办法，使太阳能给电池充电，给蓄电池充电。当你用完以后把这个电池搁在这儿，把另外一套充足以后给它，这样的话就是这个电动车用的是太阳能，它是电能，但是这个电能是从太阳过来的，但是我们还把它不叫太阳能车，还叫电动车，它的电源是太阳能的，当然如果天气不好，连续的阴雨天气，它可以在墙上充电，我们这个前提是太阳比较好的时候，特别是美国的西部，那个地方和我们的塔克拉玛尔干大沙漠一样，我在沙漠呆了一个月，没有看见阴天和下雨。我是7月20号进去的，8月20号出来的，那一个月的时间里没有降一滴雨，我的印象里面。再一个是好像也没有阴天，太阳一直是非常好的，那里的温度是非常高，因此沙漠地区可以做这个，电动汽车从性能上完全可以达到汽车的要求，但为什么现在不能推广呢？就还是电池的问题，一个电池充一次电最多跑到两百公里，那还是不够的，对中国人是够的，对美国人是不够的，美国人两百多公里才一百多英里，美国人是不够的，它觉得距离还不够，上班有时候距离很长，另外它还不是很方便，加一次油就几分钟，你充一次电得好几个小时，这就很啰嗦。另外电池目前的价格比较贵，价格还是贵的，因此一般的还用不起，更重要的是没有遍于各地的充电站，你不能说我走哪儿就能加油，你走哪儿能充电吗，不行。因此你走哪儿就没电了怎么办？因为我到首都机场那儿没充电站，到那没有电你怎么回来呢，你就回不来了。因此电动汽车现在也碰到很多问题，当然电动汽车可以用各种各样先进的电池，如果电池有突破的话，这还是很容易把电动汽车给普及的。 关于电动汽车问题我后面还要讲，这就是一个太阳能板给电动汽车充电的一个例子，你看我盖这个面积挺大的，实际这个是干什么的呢？里面的那个东西是电解水的，就是你这个电池要充满了以后怎么办？我电池充满就别再充了，我把剩下的这个电就去电解水去了，电解水出来的氢气存在旁边的那个罐子里头去，它有两种办法，你有车来充电，我就充电，没车充电我就干脆去电解水去了，电解水把氢气可以存起来，可以压缩到35个兆帕，就是350个大气压或者250个大气压存起来，这是一个例子。 另外这是我们学校自己做的一个，电动中巴，目前在校内做公共汽车用的，清华很大，到清华办事很不方便，如果每人都开着车在里面走，那交通是非常麻烦的，因此学校就不允许一般的车走，用这个车呢，有十几辆车在校内做公共汽车用，为什么它能用呢，它在校园里跑，每天跑的里程六 七十公里，而中间还要休息一会儿，还可以去充电。这是纯电动车，当然我这不是用太阳能充的，我这充电有很大的充电房。，但是现在还是用网上的电充的，用晚上网上的电充，因为太阳能板用起来以后大概投资几十万人民币，后来说算了，咱们还是用网上充吧，一度电也很便宜，一天这个车也就充二十多度电，一度电五毛钱，没多少钱，所以你那个太阳能板猴年马月把成本能收回来呢？因此我们现在是在网上去充的电，而且一般都在晚上。因此我觉得这个车它的应用还是很好的，我们在奥运会期间也会在奥运村和运动员村做一批这样的车，而这个车外形也挺好的，外形不是北京出的，是在厦门做的，做得很好，里面有一套驱动系统用了一年多，现在反映不错。但是它这个有限度，只能在一个范围内走，千万别走出去，一个公安局也不给你牌子。第二个你跑得远没充电站了，你回不来了我就没法弄了这个，不过以后用太阳能来充电，在北京也不是不可能，特别是春天和秋天，北京的阳光非常充分，如果有钱的话，我这个项目是列入清华有一个项目叫《绿色大学建设》，我说绿色大学不能光种草 种树、种花，我说这个农民都可以做。我说这个一流大学搞这个有点就不够味，我说做一些这个绿色的交通在学校里用还是很好的，因此可以我们想办法用太阳能来充电。 第三个问题就是太阳能要制这个燃料电池，给燃料电池供氢。从太阳能来说，因为燃料电池是用什么呢？那个“燃料”应该是打个引号的，所谓“燃料”它不是烧的，它是氢和氧在一定的条件下化合，我给大家看一看这个原理，这是一个燃料电池的工作原理。你看一边进的是氢气，一边进的是氧气，氧气和氢气在一定的条件下化合生成水，同时放出电，就是电解水的逆过程。把水里通上电，不就电解出氢和氧嘛，我把氧气和氢气再一反应，又可以生成水，同时产生电，当然这个东西是不可逆的，要可逆要有条件。例如我很容易把水从高处流到低处去，但是它自己就流过去，你要把水从低处移到高处去，那就要费劲，要花能量，一个是泵要往上搅，一个是太阳把那个水给它晒起来以后蒸发，让风再给你刮，刮到高处去，那不就变成这个样子了。电解水是通上电就可以出氢和氧气，但是氧气和氢气要化合，要生成水要变成电。这个是要有条件的，要有催化；要有温度；要有压力；要有各种各样的条件。这就是我们现在的燃料电池，它的工作温度比较低，就是七、八十度，因为它绝不是燃烧，当然说氢和氧在一起可以化合可以爆炸，可以产生能量，那个是不可控的，我这个是可控的，可以生成电。这就是我们所谓的燃料电池，有的也叫氢电池，就是这个意思。 燃料电池分许多种，有高温的，有低温的，有各种各样用处的，我们现在能车上用的就是最后叫《质子交换膜燃料电池》，它的工作温度在一百度左右，一百度以下，但是它的条件，它催化剂必须用铂金，它有一种膜质子交换膜，那个膜是很小的孔，氢分子是通不过的，把氢必须分解成原子变成质子，丢掉一个电子以后，变成一个带正电荷的质子它才能通过这个地方。因此这个膜的制造也是非常复杂的，但毕竟它已经在卫星上在军事上已经用上了，特别是在潜艇里面，如果你不是带核潜艇，你是带液态氢和液态氧的话，它那个可以在水下呆四十多天，为什么呢？它可以直接制成氢和氧，可以反应，它不用空气，就可以直接生成电，也可以生成化学纯度的水，这个纯度的水是可以吃的，可以饮用。另外它是洁净无污染，没有噪声，洁净的它没有别的排出来，氢气和氧气一反应就是水，流出来的就是水，就是水蒸气，没有什么一氧化碳，二氧化碳，没有这个东西，它是非常洁净的。因此燃料电池受到很大的重视，有人也讲嘛，21世纪可能是氢能的世纪，是以氢能在汽车上就是燃料电池，美国总统布什上台以后，就把原来克林顿提出那个汽车的计划改变以后，全力以赴地支持燃料电池的汽车，叫Freedom CAR，我到美国去以后，和美国农业部进行讨论的时候，它们就说美国政府看中了燃料电池汽车，认为它是21世纪竞争的热点，我们国家在这方面也在做大量的研究工作。这是太阳能制氢供燃料电池利用的一些原理，由于太阳能板把太阳能转变为电，电通在水里面去是电解水，电解水呢，就变成一个氢气，氢气进入燃料电池，燃料电池再变成电能供汽车用。因此加一部分水以后它就可以循环使用，这个示范的东西我到美国已经看到了，美国的加州有一个太阳运输公司Sunlind，那个地方有一些燃料电池公共汽车，它就是通过风力，通过太阳能发电，电解水产生氢气，供那个车用的，这已经有几辆车在那儿示范，这并不是我们所想像不到的，实际是已经在做了，如果这么做的话，我们整个是一个很好的良性循环，这汽车完全可以用这个。这就是美国通用公司那个“氢动1号”，大概在悉尼奥运会上出尽了风头，它是领跑的，完了以后在中国进行了展示，它用了液态的氢做动力的，是一个燃料电池，加4.5公斤的液态氢可以走500公里，现在是1号、 2号、 3号已经出来了，这是我们自己做的一个清华大学和北京飞驰绿能公司做的叫“京零1号”，这是个燃料电池的一个汽车中巴，你看上面背了两个罐子，那是氢气瓶，我们是250个大气压的氢气瓶，就是现在咱们那个天然气的那个罐子，经过改造以后，那是25个兆帕的一个瓶子，我们装的氢气，前面那个就是我们的氧气瓶，但是氢气还是电解水制的，氧气也是从氧气厂拉的搁在上面，这个车能够跑到将近八十公里，一次把这个加满的话能跑到一百五十多公里。 现在国家863燃料电池项目支持的我们这一个项目，就是燃料电池城市客车，它是这么一个车，11米长的一个车，这用的是氢空气，你看后面是装有氢气瓶子的，前面装的是空调，准备做2008奥运会用的，奥运会我们领导提出，我们在中国提出的奥运会，不能让美国的车来领跑，起码我们自己要做出车来领跑，在前面给马拉松赛跑运动员进行领跑。 最后我想把我今天的这个做一个结尾。有这么三个意见，第一个太阳能的合理利用潜力很大，太阳能电动车是最清洁最有发展前景的绿色环保汽车，这是肯定的，我觉得第一个问题，第二个开展太阳能电动车的比赛和展示活动，是进行节能、环保教育和崇尚科学反对迷信科普教育的有效途径，也是培养科技创新人才的成功之路，我们这几年觉得很有体会，特别是培养人。第三个当前太阳能电池由于能量密度小，转化效率低，价格昂贵，又受到气候变化的影响，在汽车上广泛推广应用，以代替燃油还不可能，就是在传统的车上利用太阳能是不可能的，还有几个是价格问题，能量密度问题，转化效率问题，还要受到天气的影响，纯靠太阳能的话，天气一变化太阳能就没有了，现在我那个赛车里面也不光是太阳能，还有电池呢，南京在表演的时候下大雨了，就是在市区游行的时候，突然间下了一场大雨，根本就没有太阳，那还是利用里面的电池，毕竟它夏天的雨它不是连阴雨，下了那么一会儿就过去了，一会儿又有太阳了，不过阴凉处树阴底下就走不动，那就没法走了。但是利用太阳能的电动车或燃料电池汽车，具有很光明的前景，当然现在还属于样车阶段，但是它的推广是非常有前景的，为什么现在不能实行呢？一个技术不成熟，更重要的现在油还很便宜。我有一次会上讲了一个，可能是得罪人了。我说如果石油涨到五十美元一桶，燃油税再往上一提，汽油用起来很贵，电动汽车使用就有可能。因此我觉得如果随着技术的成熟和燃油越来越少，环境要求越来越高，我觉得利用太阳能，利用电动车 利用燃料电池汽车都是完全有可能的，我们的目的也会达到的，讲得不一定对，希望大家批评指正，谢谢。 问：陈教授，我想问您个问题。第一就是我比较感兴趣的就是像刚才您也说到了咱们国家这次投资了8.8个亿，然后做了国产的电动汽车，那为什么我就是观察了清华学校做的也是中巴、大巴，为什么没有向家庭轿车这方面做呢？第二个问题就是刚才你提到了那个首先要用太阳能电解水，电解水制成氢气，完了以后还要这个燃料电池使氢和氧然后再高温高压，还有催化剂的情况下，让它产生电，这样不是重复的吗？我觉得是对能源的一种浪费，那种效率是不是不会太高。 答：关于现在为什么汽车电动汽车也好，燃料电池汽车也好，都是大巴，中巴而不做家庭轿车呢，这里面有一个问题。第一个是这个车现在技术还不成熟，不成熟的问题，你不能让私人去购买，公用车是一帮专门人去开的，这电动车你看着好开，实际它很麻烦。要出了问题以后它就没法弄了，一般人是不会维修的。你卖给私人，私人买这个车，说实在的话，你要卖给我，我是搞电动车的，我要买车，我现在没有车，我要买车，我绝不买电动车，给我一个电动车我也不要，我住在五楼，我怎么充电，我揩公家的油哇，没法弄。因此没法可以做私人的车，等技术成熟到一定程度以后，为什么天然气车不做私人车呢，要做公交车呢，公交车专门有加气站，有一帮专门的司机，他就是开这个车的，他是职业司机啊，私人轿车这个不是职业的人，职业是干活，开车只是他的一个业余的爱好，因此大概是这么一个情况。这个我不知道说清楚没有，因此我们要推广使用，技术非常成熟的时候才能到私人车上去，如果技术不成熟，只能让公家去承受，不过它有专门的人嘛。 第二个问题，就是关于现在能量转换过程是不是合算。按理说它每一个过程，都有一些效率问题，但是有一个问题就是太阳能是没有成本的， 就是你如果真是太阳能也要花钱，你用大概就不太合适了，你这么用转换过程，它是没有价格的。我搁那儿一用它就能用，因为这样才是，你不用还有别的范围用吗，没有。你要把它变成热，热咱们用不到电上去，热再发电，那更比这效率还低。因此就是这样一个合理的利用办法，经过这么一个过程，它能把能量能够存起来，就是通过这个方式才能存。太阳能变成电，电是不能存的，存电是很麻烦的，把电再电解水，变成氢气 氢气是可以储存的。储存可以加在车上，可以用。当然这个过程是很复杂的，我觉得每一个环节都有许多问题，当每一个环节都解决的时候，我们想这是一个很理想的一个能源链，还是比较好的。 |
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