汽车替代能源技术发展刻不容缓 何种*具取代性?

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面对全球温室效应课题,全球各家汽车制造商均在研发透过更环保方式驱动汽车的方式,一大途径即采用可替代汽油及柴油的其他替代性能源,包括透过电力、氢燃料、乙醇等替代能源途径,或开发混合动力等,其中电力应用又可分为多种电池技术,各类替代能源及电池的采用均有其优势,但也有导入汽车应用的困难点,如下分析。

根据金融时报(FT)报导,在以电力作为动力来源方面,如目前普遍应用于移动手机及NB等科技装置领域的锂离子电池(Lithium-ion battery),当前已有部分汽车业者如Tesla及通用汽车(GM)等采用,推出锂离子电池的电动汽车,不仅具备更长的续航力,售价也更为亲民。

不过锂离子电池具高度易燃风险且笨重,因此导入汽车应用时需设计电池冷却设施,且因为笨重,若要加装更多锂离子电池在车内以增加续航力的代价,就是大幅增加整车重量,因此锂离子电池仍面临导入汽车应用的困难与挑战。

若汽车导入与锂离子电池相关的锂空气电池(Lithium-air battery)技术,由于锂空气电池不具易燃性,能够在任何温度下使用,且理论上具备高度能量密度,因此可克服锂离子电池导入汽车应用的部分不便性。不过锂空气电池也非全无缺陷,其电极若暴露在空气中便会产生问题,如在潮湿环境中会导致效能降低。

固态电池(Solid-state battery)方面,与一般液态电池不同在于,固态电池能够被切割成更小的储电单位,具备电池体积上的灵活性,进而更有利于整合至现有的汽车整车设计,无需为了电池体积规格来设计适合装载的车体,又被称为电池界的“圣杯”(Holy Grail)。

不过由于固态电池的电流通过水准低,导致采用上面临困难。不过吸尘器制造商Dyson于2015年收购固态电池业者Sakti3时,曾表示Sakti3已在固态电池技术上做出突破。Dyson目标将固态电池导入无线真空吸尘器。

氢燃料电池(Hydrogen fuel cell)原理则是将氢与氧结合至电池内,借此可产生电力、热能及水。与一般类型电池没电时必须充电的原理不同的是,只要源源不绝的供应氢至氢燃料电池,就能持续保有电力存在。目前日本丰田汽车(Toyota Motor)已开发出氢燃料汽车。不过氢燃料加气站等基础设施设置成本相对高昂,即使可望成为未来主要汽车动力来源,但现阶段显然仍不成发展气候。

乙醇(Ethanol)也可作为汽车动力来源,且乙醇相容于现有内燃机引擎,无需重新研发引擎,因此只要是汽油或混合动力车都可使用。乙醇除了能够提升引擎动力,也可作为引擎内部的替代冷却剂,将乙醇与其他燃料混合,也可减少有害气体排放。

即使乙醇具备上述优点,但要产出足够汽车市场所需的大量乙醇,势将面临产量上的挑战,乙醇主要透过作物生产,虽然支持使用乙醇的人士认为,可将地球上未开垦的土地用来种植可生产乙醇的作物,不过目前多数这类作物都是在南美洲种植,要运到消费地将耗费大量运输成本,如此等于减少了使用乙醇对地球创造的环保优势,毕竟运输大量乙醇作物需消耗不少燃料,如此即会对环境造成污染。另有人士认为这些作物应该当作食物之用,而非用来生产乙醇。

至于较普及的混合动力(Hybrid),目前业界有三种主要的混合电池及内燃机引擎混合动力技术,其中全混合动力技术在驱动汽车行驶上,先以电池电力拉升汽车至一定时速后,接着由引擎接管汽车持续行驶所需动力供应,并回充电力至电池。

另一种混合动力则是让电池电力与引擎共同运作,借由提升引擎效率减少温室气体排放。虽然混合动力汽车需要内建电池及内燃机引擎,成本相对较为高昂,但可较非混合动力引擎车款减少10%碳排放量,具备一定环保效益。

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