自1972年德国慕尼黑奥运会上首次使用电动汽车后，以后每届奥运会都不同程度地使用了电动汽车为会务服务。1996年美国亚特兰大奥运会至2004年雅典奥运会期间，全球共有上千辆电动汽车为奥运提供了清洁优质服务。据了解，2008年北京奥运会，北京奥组委也做出了“将组建一支拥有1000辆电动公交车的特殊奥运车队”的承诺。

　　近年来，奥运会已经把保护环境看作奥林匹克精神的第三大支柱，电动汽车良好的节能性和环保性，也成为了各届奥运会主办城市宣传绿色奥运和科技奥运主题的主要手段。

　　电动汽车迎接未来挑战

　　电动汽车，是指全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，它包括燃料电池电动、纯电动和混合动力电动三种类型汽车。它有一个时尚的名称，叫做“未来汽车”。

　　这是因为，面对21世纪全球能源短缺和环境日益恶化的严峻挑战，自上世纪末各国就开始了清洁能源替代战略选择，节能环保的交通能源是战略选择的重要内容。在这个战略选择中，汽车燃料从单一的石油资源转向了多元化，汽车燃料的转化在促进了节能环保的同时，也促使百年传统的内燃机汽车热能转换驱动系统发生了全新的变革，汽车的驱动系统，逐渐地改变为以化学能转换成电能的驱动方式。

　　我国在电动汽车方面，经过“八五”、“九五”期间的科技攻关，特别是通过“十五”期间设立的“863”计划电动汽车重大专项，在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上，都取得了重大突破，电动汽车及关键零部件技术开发也取得了快速发展，形成了燃料电池电动汽车、纯电动汽车和混合动力电动汽车整车以及电机和控制系统、动力蓄电池、整车多能源管理系统等关键零部件的系列化产品。值得一提的是我国燃料电池电动汽车的研发，已经步入了世界先进行列。

　　加入国际前沿项目

　　近年来，以美、日、欧盟为代表的发达国家，都将氢能和燃料电池提升到国家能源战略层面，在他们的示范计划中，欧盟从2003年开始，在10个核心城市开始了燃料电池电动客车的商业化示范运营;2004年加拿大总理宣布建立一条温哥华到维斯勒的、由加氢站连接的“氢高速公路”，并在2010年温哥华冬奥运会时开通;美国加州州长也宣布，将在加州主要高速公路上建设车用加氢设施，并计划到2010年每隔20英里就建一座加氢站。

　　为了推动氢能和燃料电池领域的国际合作，2003年11月，包括我国、美国、日本、加拿大、印度、巴西等在内的15个国家和欧盟，共同发起了“氢能经济国际合作伙伴”计划，在联合国发展计划署和全球环境基金的资助下，我国实施了“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”;2004年，我国加入了欧盟9国合作的“欧洲清洁都市交通”项目，三辆戴克氢燃料电池客车在北京试运行;2005年，科技部在氢能燃料电池领域立项25项，总投资额超过1亿1千万元，主要包括可再生能源制氢、燃料电池车用高压氢气加注站、燃料电池发动机、燃料电池客车研制、电动汽车的测试和示范、氢能和燃料电池相关标准制定等内容。

　　氢燃料可做到零排放

　　清华大学汽车工程系车库里，整齐地停放着五辆由清华大学自主研发的燃料电池城市电动客车，清华新能源汽车工程中心工程部项目经理张国强告诉记者，燃料电池电动客车是不用石油做燃料，而将氢通过催化反应，转化为电能由电驱动的汽车。它与传统内燃机车的不同之处在于，燃料电池汽车改变了传统内燃机车将热能转换为机械能驱动汽车的方式，而用燃料电池把化学能转换成了电能，再通过电机转化为机械能驱动汽车。燃料电池汽车为什么要用氢来做燃料呢?

　　清华新能源汽车工程中心工程部经理孟庆云告诉记者：“因为氢是二次能源，它的来源非常广泛，可以通过电解水、天然气重整和直接从石油原料中获得。氢在车辆运行中的排放物，只是少量的比我们喝的纯净水还纯净的水蒸气以及氧气。”清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的王贺武博士补充说，更重要的是从技术层面讲，我国已经做到了从制氢开始到氢使用结束都是节能环保和安全的。

　　张国强让记者站在车外抬头看车顶和后窗，这些车的外形与北京大街上行驶着的燃气发动机后置的大公交车没有什么区别。每辆车的车顶都有一个线条明快、类似于空调装置的“包”，后窗下在大公交放置燃气发动机的位置上，放置着一个大“箱子”。张国强说，车顶上的包是车载压缩气瓶，里面装的是氢，研究人员为它设计了一系统防撞和排放等安全体系;后窗下面的箱子是电化学反应堆，车顶上的氢送到车后的反应堆里，与空气发生催化反应后，就会产生电能驱动汽车，而在催化反应中产生的少量水蒸气和氧，则随着排气管排到车外。

　　王贺武告诉记者，从理论上讲燃料电池电动汽车的能量转化率比内燃机高出1倍，并且没有噪音、对环境没有污染，在人机工学上也更加舒适、智能化更高。

　　研发平台联合解决技术难点

　　清华大学汽车工程系承担着“燃料电池城市电动客车”项目的研究，欧阳明高教授任项目总体组组长，在他的带领下，项目组现在已经开发出独具特色的能量混合型和功率混合型两种燃料电池混合动力系统。这主要是欧阳明高教授带领项目组采用了与国际上各国不同的技术路线。不仅如此，清华大学还在项目期间建立起具有国际先进水平的新能源电动汽车研发平台与基础设施。

　　王贺武和清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的张俊智博士介绍，这个研发平台联合了电机、热能、核能、化学、化工、材料、计算机、力学、美学等清华大学各系和外单位的科研团队以及北汽福田、上汽集团、苏州金龙等企业，参与子课题的研究，主要研究我国燃料电池电动汽车各种车型，包括燃料电池发动机、动力蓄电池、驱动系统以及动力控制系统等的共用性零部件，为我国燃料电池电动汽车产业化做准备。

　　在这个研发平台上，项目组里还有许多技术难题有待进一步解决，比如电化学反应堆的重要组成———燃料电池。

　　王贺武画了一张电化学反应堆解剖图，反应堆由一片一片的燃料电池组成，氢进入反应堆后，通过燃料电池中间的质子交换膜，在催化剂的作用下与空气结合，就变成了氢质子，产生出电能和少量水蒸气。他说，燃料电池中的难题，是催化剂、质子交换膜和电极板。

　　张俊智解释说，催化剂的作用是为了能够让电池高效可靠的转化电和大能量输出电，它的表面积越大，催化作用就越好。但是现在燃料电池催化剂使用的是成本极高的铂，通过什么样的工艺将同等重量铂的总面积做得最大并能很好地附着在载体上，是目前正在攻关的难题。

　　其次是质子交换膜：由于反应堆里的气压在不断变化，所以质子交换膜在不同压力的挤压下很容易被撕裂;另外如果膜里吸进水汽，在低温环境下结冻后，也会被抻裂，所以膜的机械强度必须得到保障。这是因为，如纸一般薄的质子交换膜，像一本书一样一片一片组合在一起，如果其中的一片坏了，很难被换掉，即使换掉了，新膜与旧膜的统一性不一样，也会影响燃料电池的工作效果。目前我国燃料电池的质子交换膜全部靠进口，在“十五”和“十一五”期间，项目组安排了大量资金，从基础理论对膜进行研究，以期研制出具有自主知识产权的机械化强度高的国产膜。

　　再次是极板：质子交换膜必须附着在材料上面固定起来，才能提高可靠性，这个附着材料就是极板。一个发动机要有几十个极板，生产工艺精度很高，如果用金属材料加工虽然能做到用最少的材料加工出最大的面积，但是时间长了会导电，所以研究人员正在研究用绝缘材料碳板加工的难题。

　　项目组在研发平台内正在解决的难题还有，由于电化学反应堆的体积还比较大，所以现在燃料电池电动汽车的发动机还很大，不过在项目组的攻关下，电化学反应堆的体积已经越做越小、汽车上路时携带的能量越来越多。富康、桑塔纳、东方之子等小型轿车，也能装上体积小功率大的电化学反应堆了。科研人员的目标是，把电化学反应堆做得比现在内燃机车的油箱还要小,加一次氢跑得里程比加一次油要长得多。再有，氢进入反应堆后与空气结合才能产生氢质子，所以空气中的二氧化碳、灰尘等会缩短质子交换膜的寿命，这是一个国际上的尖端课题。现在课题组正在为质子交换膜的使用寿命能达到5000个小时而努力。另外，在电机驱动方面，燃料电池电动汽车还存在着复杂的多能源控制问题，这个难题现在也正在攻关过程中。

　　目前，我国燃料电池电动汽车的整车技术已经申请了整套知识产权和20多个专利，在安全性、可靠性、实用性和规范性上的主要性能指标，都优于国际主流车型，并且整车制作成本和行驶故障率都很低，已成为国际上的主流系统结构。

　　车用加氢站比加油站更智能

　　今年11月8日，被国际氢能组织选为2006全球十大氢能研发项目之一的我国第一座氢能示范园———北京新能源交通示范园一期，在中关村科技园区永丰高新技术产业基地正式投入使用。待2008年奥运会前二期投入使用后，这里将成为我国新能源交通产业创新中心及新能源教育馆，同时它还将成为我国第一座车用加氢站和新能源车辆示范运行维护基地。

　　孟庆云是加氢站的项目经理，他介绍，我国是世界上第17个展示氢能交通系统的国家。目前示范园只提供从工厂运来的外供氢，二期投入使用后，将提供天然气重整和用光伏发电的电解水现场制氢方式。

　　现在全球共有134个车用加氢站，车用加氢站是国际尖端的研究热门，欧洲的大汽车公司和能源公司都在对它进行研究，研究内容主要围绕制氢技术以及安全问题进行。其实加氢站无论是外供氢还是现场制氢，都存在着煤电、水电和化学反应的产生二氧化碳排放问题，于是利用太阳能、风能等清洁能源制氢成为了各国探索的途径。

　　记者在加氢站看到，与加油站一样，氢贮存在地下的压缩罐里，加氢员把加氢枪放在电化学反应堆旁的接口协议上，一会儿一箱氢就加满了。在加氢过程中，车上压缩气瓶里的温度、压力等参数，由一套设计完备的安全连锁和监控装置自动控制，如果温升过快或是压力过大等意外出现，加氢会自动停止并释放压力，整个过程比加油更加安全和智能。

　　相关标准正在制定

　　目前即使在国际上，也从来没有发生过燃料电池电动汽车和加氢站发生爆炸的事故。只要操作得当，氢的安全性反而比汽油高得多。但是从根本上讲，加氢站的安全性能必需有安全标准作保障。但是在国际上，各国加氢站并没有一个特定标准，比如美国建站主要参照消防协会的标准，有的国家则参照加油站标准。英国BP公司支持的我国这座加氢站，则参照了更多的相关标准，制定出一套如加氢站周围的风力、冰雹、天气状况、人员流动、建筑物等参数的定量风险分析，并通过量化分析，确保加氢站发生严重故障的几率，低于人们日常生活中遭受意外的几率。

　　现在，科技部和电子工业部正在组织清华大学等单位，起草车用加氢站国家标准，今年底或明年初将定稿。记者了解到，对燃料电池电动汽车的国家标准，清华大学也正在紧锣密鼓地组织牵头起草工作。这两项国家标准的制定，将使我国的燃料电池电动汽车能在2008年奥运会召开时正式上路。

　　尽快成立示范运行公司

　　孟庆云介绍说：“现在世界各国为了按时完成各自的技术路线时间表，他们的汽车、石化大型企业也加入了项目计划。我国在这方面虽然也做了不少积极准备，比如北汽福田正在为北京奥运服务做准备、上气集团的服务对象则是明年在上海召开的全球金融项目和2010年的世博会，但是目前我国石化企业的态度并不积极。项目组希望在项目的后期，我国的石化企业能够参与进来，以在国际上抢占技术制高点和市场。”

　　为了占领燃料电池电动汽车的国际技术制高点和市场，孟庆云还有一个想法，他说，欧美等国现在都采用政府支持、示范运行公司经营管理的方式进行示范运行和宣传，目前清华大学的五辆车，如果在奥运会前标准出台后能取到牌照并上路的话，就特别需要示范运行公司来进行系统运作。现在，武汉、上海等城市都成立了类似的示范公司，在政府的政策和财力支持下，进行新能源电动汽车的示范运行，以积累公交运行经验，不断改进技术。他呼吁，北京市应该在2008年之前成立示范运行公司，通过燃料电池电动汽车客车的奥运示范作用，推动私家车的发展。

　　■相关链接

　　清华大学的示范客车在目前进行的道路示范运行中已经进行了45000公里的道路试验。试验结果显示，单车最大考核里程33000公里，最大日考核里程超过500公里，整车平均故障间隔里程大于1000公里，最大故障间隔里程达3878公里。经过第三方检测，性能指标全面达到和超过863电动汽车重大专项指南规定的要求。在去年和今年，这五辆示范客车还分别参加了北京国际马拉松拉力赛的用车服务。

　　现在，美国、欧盟和我国都制定了各自的制氢技术路线，到2040年至2050年左右，各国都将实现氢能经济，并用于智能清洁交通。到那时，随着全球车用加氢站网点的建立和燃料电池电动汽车关键零部件成本的降低，汽车使用氢能源会比使用石化能源更经济。

                                                                    来源：