未来新能源汽车的三种设想

眼下全世界对新能源汽车研究都十分重视，但问题是这些研究太重视车辆而轻新能源技术、装备的研发。借新能源之名行内燃发动机改良之实，如混合动力、乙醇、甲醇汽油、天然气、液化石油气、二甲醚、燃氢发动机等，实际上这些研究离真正意义上的新能源尚远。即使是二次电池储能、电机驱动车辆也只是常规传统技术，不过性能不同而已。其实，真正的新能源汽车应该在于通过新的装置产生动力驱动汽车行使。因此，名副其实的新能源汽车使用的能源发生装置应该是：研发多年并有示范产品的“氢氧燃料电池发电装置”，已有实验原型机的“移动式途中

　　无线供电系统”，以及正在启动研究的“浓缩海水聚变发电装置”等。

　　就此三项而言，所需能源依次是氢和氧，常规电转换成的电磁能和取之不尽的海水。至于二次电池，不管将来性能多么完美，都还只是一个储能器。太阳能汽车、风能汽车从实用角度来看，只能是前面几项技术的一个辅助发电装置，因为其产生的电量有限而且是靠天发电，在市区林荫道等地方毫无用武之地。

　　移动式途中无线供电系统、海水浓缩聚变发电装置这两项离示范样机尚远，但前景诱人，给人以无限想象空间。应该注意的是，智慧的幻想是伟大发明的前兆。而我们目前缺的就是这种意识和勇于尝试的行动及独立思考的精神。

　　氢氧燃料电池

　　在跨世纪的电动汽车研发技术中，氢氧燃料电池最为热门也最受重视，尤其是在美国，受重视程度不亚于“曼哈顿工程”和“阿波罗计划”。现今美国在这一领域取得了绝对的优势，但商业化日程却一再推迟，究其原因是制造成本高昂，氢燃料的供给困难。但各国政府、企业、研发者仍未放弃，期望有一天能取得成功。

　　燃料电池不是电池，实际上是一套氢氧发电装置。如果氢源不是纯氢，而是由汽油、甲醇等碳氢化合物经改质器分离出纯氢进行发电，那么改质器实际上是一套化工反应装置。试想，车上装了一个“化工车间”和一个“发电车间”，成本能低吗？再加上铂催化剂和进口膜、高压氧气泵，成本更是愈加高昂。燃料电池的出路在简单，惟有简单才能实用和普及，否则只能是样机。如果做不到简单，将来的车辆驾驶员、维修者都得是专业人员。最后是氢气加注、氢气泄漏及安全性问题，这些都是市场化的前提，但很难跨越。

　　笔者认为燃料电池产业化的成功率大致是50％。而业界对此的争论也是不可开交，继续力托“氢经济”者有之，反对或建议停止、放缓研发者也不乏其人。其实不紧不慢也许较为合理，只要是按照技术发展规律办。

　　当然，燃料电池汽车示范项目是没有问题的。在特定场合（如公交线路）、有加氢设施的地方可以使用。若用金属氢化物贮存氢气，在15℃以上是可以正常释放氢气发电的，要在常年平均气温在15℃-20℃的地区使用，那么在北纬30°以南地区是完全适用的，且氢气贮存十分安全。在宜驶的区域示范运行是商业化、产业化的第一步。

　　移动无线途中供电新技术

　　笔者在七、八年前曾接触过此技术，如今在海归人员中也有研究此项技术的。无线充电技术是电动 汽车（二次电池为动力源）的最高境界，犹如飞机之空中加油一般，可以在车辆行使途中，在具有移动充电设施的路途上进行超快充电，或直接将电能无线引入车中驱动电动机，最终驱使车辆行使。这个梦想多年来一直吸引着人们，目前该技术（IPT）已应用于室内平面、垂直输送机械，供电与受电距离是CM级的，其原理犹如变压器的原边与副边之电能传输。国外曾有人应用于游乐场的电动车辆，但车辆必须像有轨电车一般沿供电带行使，偏离出有效距离后无法受电。这一技术目前受CM级供电之局限，难以应用于道路用电路汽车，但可以给电动汽车提供非接触充电。

　　最近美国麻省理工学院一个科研小组经过多年努力，成功研制出样机，在两米以上距离的固定的供电器、受电器之间成功进行60W功率的电磁能传输。笔者认为，该项技术最终将发展到移动无线供电。我国相关人士应密切关注此技术，并适时启动原理性研究。

　　研发可以按照以下步骤：会同物理学家、电工专家弄清电磁共振原理，研制无线供电、受电样机，达到在3-4米间距传送电能的要求，解决固定供电、移动受电的具体措施；建立实验性无线供电、移动受电的实验道路，造出带有受电器的电动汽车，载有计算机控制、带有通讯功能的计费器械联络设备（即车顶盒），使行驶途中的电动汽车犹如空中加油飞机般得到电能，供电机驱动或充入车载电池中贮存；车辆移动受电与车速有关，应从低速开始逐步向高速升级。

　　这也许是电动汽车续能的最高阶段、最完美境界。它取决于“电磁共振”技术的突破，取决于供电器、受电器的性能和车辆行驶中的受电能力。这项技术成功了，电动汽车即便仍需用电池储能，其容量也很小了，进而最终抛弃重量、体积过大的电池。届时马路旁或上空布设 “电磁共振”供电设施，行驶于马路上的电动汽车以智能付费方式通过计算机控制得到供电，电能源源不断按需供给驱动电机或储电设备，人们也将不会再为途中无电而烦恼。

　　这种移动途中无线供电之车辆，即无轨无线电动汽车最适宜于长途大客车、长途运输的卡车。由电网公司组织参与建设道路供电设施是最好的办法。另外，该项技术也可用于“气悬浮列车”、电气化列车等。

　　海水聚变发电

　　海水中含有丰富的氘和氚，而氘、氚发生聚变反应所释放出来的能量，是同质量裂变核燃料发生裂变反应所释放能量的4-5倍。1.5kg氘、氚混合物发生聚变反应可释放出5.8万吨TNT当量的能量。每1L海水中含30mg氘用于聚变反应产生的能量相当于300L汽油燃烧，即1L海水相当于300L汽油。而且聚变产生的能量不像裂变那样有放射性，它是一种清洁能源。核聚变发电各国都在实验，中国的“人造太阳”托克马克装置已运行多年，当然这种装置未来成功后将主要用于大型发电厂。

　　上述装置将来可能用于车辆、船舶的聚变核反应发电机，与上述情况不同。首先，发电量在几百到几千千瓦时的范围，其次必须是微型化、轻量化，否则无法用在车辆、船舶上。另外，聚变核反应的燃料不是氘和氚，而是氘化氚。若按海水含有0.015％氘化氚，平均“烧”掉一个氚可提供7.2Mev（兆电子伏）能量来计算，从几升海水中提取的氚，即可提供1万千瓦时能量，这相当于千余升汽油供给的能量。次高温热堆发电技术，是一种区别于托克马克装置“人造太阳”的新型受控聚变热核反应堆。1吨浓缩海水核燃料，可发出相当于300吨汽油所发出的电量，而且不存在排放有害物质与核污染问题。或许，这种方式可以彻底解决人类用尽石油和煤炭之后的能源问题。用次高温堆发电技术制造的发电机组可大可小。大可至几百万千瓦时，用于大型发电厂，发电成本可降至3.5分/千瓦时，而小可至几个千瓦时，安装在电动汽车上。在不久的将来，人类驾驶以浓缩海水做燃料并且零排放的电动汽车并不是梦想。

　　海水聚变反应发电机，首先由反应堆产生核热能量，再由此热能对水进行加热，产生一定气压的蒸汽来推动涡轮机、汽轮机发电，并由这个电源驱动电动汽车的电机工作使车辆行驶。当然也可直接由涡轮机、汽轮机输出扭矩、转矩直接驱动汽车行驶。

　　汽车装了海水聚变反应发电机后，汽车可半年到一年加一次燃料（海水）。燃料（海水）费用几乎是免费的，每一升可能只要几元人民币，其释放能量等于300L汽油之能量释放。并且，这种方式是零排放，人们也不再为二氧化碳等温室气体排放而烦恼。同时噪声、机械震动与纯电动汽车一样轻微，其余热还可以为车辆提供冷、热空气调节。这种汽车日后能产业化、商业化，世界汽车业也将产生一次飞跃、一次革命，加油站或将成为历史，充电站失去必要，原有汽车研发、生产格局也随之改变。也许中国汽车企业有了赶超世界先进水平的一次机遇。但必须要行动，“守株待兔”肯定是枉然的。

　　对于次高温热堆（海水聚变反应）发电技术，全世界研发都还只是刚起步，而我们已在第一梯队靠前位置。目前我国已有800瓦和2千瓦的实验样机，当然这个装置目前更合适于地面固定式大型发电厂，其发电量为百万千瓦时级的规模。要将这种原理的发电装置用于船舶相对比较容易，因为船舶的舱容空间能安装得下，而且重量也不会太大。而用于汽车则必须轻量化、微型化，必须以汽车可能的安装空间、可承受的重量作为目标依据。

　　海水聚变反应发电机也许会在5到10年后这个不远的将来逐渐开始真正应用，我们姑且命名为原子能汽车。如果我们以发明家的毅力和智慧，企业家的敏锐反应，马上动手，一往无前，百折不挠，并广汇各种相关专业知识、技术、设备，这个目标是可以达到的，关键是思路、认识。

　　抓住机遇开发新技术

　　中国从“八五”开始，直至目前的“十一五”，在数个五年计划里，都在进行新能源汽车研究。当时的认识是，我国在内燃机汽车方面与国外差距很大，难以赶超，而新能源汽车与国外相差不大，有可能达到并驾齐驱的目标，因此连续二十年持续投入研发。目前中国汽车企业甚多，产能已趋饱和，而且都是内燃机汽车，以合资企业为众。现在对于新能源汽车，经济实力有了，研发基础雄厚。但企业目前以市场占有率、尽快获得投资回报为目的，对研发新能源电动汽车反而积极性不高、主动性不够。同时背上了既有产业基础、现有产品市场这个包袱，企业全然没有了二十年前的那种冲劲。同时，这种现象也充分反应在管理部门的作为方面，新能源汽车上牌上市长时间不能确定即可作为佐证。

　　这与上世纪发生在半导体领域的案例有所类似：半导体问世以后，瑞士钟表业公司很快生产出了石英数字手表。石英手表比发条手表走时更准确、价格更便宜。但由于瑞士在机械表上投资太大，因此决定局部推出石英表，且以高档奢侈品定位。这一机遇被日本精工抓住了，利用这一技术再加上日本工艺，以更低成本、轻巧外形迅速推向市场，数年后几乎占领了这一领域100％市场。瑞士公司如梦初醒，但为时已晚，将这一市场拱手让给日本公司。

　　新能源汽车与前述案例会否出现相似之处，若干年后出现了结局才知道。但笔者认为，这至少是“企业柔道战略”的依据。若不利用这种机遇，中国车企难以制胜。同时我们的科研计划也难以取得预计的效果。

　　(作者为江苏常熟合众环保能源技术研究所所长)