新兴技术2015:零排放汽车

新兴技术2015:零排放汽车
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燃料电池汽车是 2015年十大新兴技术 之一,获 世界经济论坛新兴技术元理事会重点推介。

“燃料电池”汽车长期以来备受期待,因为相较于电动汽车和烃类燃料汽车,它们可能具有多项显著优势。然而,该技术直到近期才开始进入汽车企业计划面向消费者推出的阶段。初始售价可能在7万美元左右,但随着未来几年产销量增加,价格应会大幅下降。

与必须依靠外部电源充电的电池不同,燃料电池利用氢气或天然气等燃料直接发电。在实际应用中,燃料电池与电池相结合:由燃料电池发电,电池则储存这部分电能,直至驱动车辆的电机需要时再释放。因此,燃料电池汽车属于混合动力汽车,并且很可能还会采用再生制动,这是提升效率与续航里程的关键能力。

与纯电动汽车不同,燃料电池汽车的使用方式与传统燃油汽车无异。其续航里程较长,每箱最远可达650公里(燃料通常为压缩氢气),加注氢燃料仅需约三分钟。氢气燃烧清洁,排放物仅为水蒸气,因此燃烧氢气的燃料电池汽车可实现零排放,这对于减少空气污染的迫切需求而言是一个重要因素。

有多种方式可在不产生碳排放的情况下制取氢气。最直观的方式是利用风能和太阳能等可再生电力电解水,不过这一过程的整体能源效率可能相当低。氢气也可以在高温核反应堆中从水中分解获得,或由煤炭、天然气等化石燃料制取,同时将产生的二氧化碳捕获并封存,而非排放到大气中。

除了大规模生产低成本氢气之外,一项重大挑战是缺乏氢气分销基础设施,而此类基础设施本是与汽油、柴油加油站并行、并最终取代其所需的。即便是压缩状态下,氢气的长距离运输目前也被认为在经济上不可行。不过,创新的储氢技术(例如无需高压储存的有机液态载体)很快将降低长距离运输成本,并缓解与气体储存及意外泄漏相关的风险。

大众市场的燃料电池汽车前景诱人,因为它们既能提供当今柴油和汽油汽车所具备的续航里程与加注便利性,又能为个人出行带来可持续发展的益处。不过,要实现这些益处,需要以可靠且经济的方式,完全基于低碳来源制取氢气,并将其分销至不断壮大的车队(预计十年内车辆数量将达数百万辆)。

探索2015年榜单上的其他新兴技术:
具备感知与规避功能的无人机
分布式制造
数字基因组
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模拟人脑的计算机芯片
可在工作中学习的计算机
精准基因工程
一种减少垃圾填埋的新型塑料
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本榜单由 新兴技术元理事会编制,谨向以下人士致谢:Justine Cassell,卡内基梅隆大学人机交互教授;Paolo Dario,比萨圣安娜高等学校(Scuola Superiore Sant’Anna)BioRobotics研究所所长;Julia Greer,加州理工学院(Caltech)材料科学与力学教授;以及Jennifer Lewis,哈佛大学工程与应用科学学院Hansjorg Wyss教授,来自 全球议程理事会网络;Michael Pellini, Foundation Medicine Inc.总裁兼首席执行官,来自 技术先锋论坛;以及William “Red” Whittaker,卡内基梅隆大学教授,感谢他们为本榜单的编制做出的宝贵贡献。

图片:一辆雪佛兰Equinox燃料电池测试车在洛杉矶街头亮相。REUTERS/Mario Anzuoni

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