水能變燃料？豐田告訴你這事已經實現了！2016

　　石油這種黑色黃金，在發現之初并不受人重視，但隨著人類科技的進步，內燃機的發明，使它成為代替蒸汽時代的重要角色。如今的世界越來越依賴石油能源，基本上所有你能看到的人造物品都離不開它。

　　從牙刷、手機、筆記本到汽車、飛機、摩天大樓，這些改造地球的東西大部分都是直接或間接由石油提供的，而它并不是取之不盡用之不竭的。所以，很多國家都想方設法找到能替代石油的新能源，比如太陽能、風能、水電、核能等，它們都能源源不斷的產生電力，用于工業生產或者生活用電。

　　傳統純電動車的制約——電池

　　但是，這些電用在汽車上卻并不方便，充電時間長、續行里程短、充電站的建設等弊端讓電動汽車的使用受到很大制約。說簡單點兒，其實還是歸結于電池技術。目前還沒有能真正量產的大容量快充電池，能滿足人們對電動汽車的需要。所以，豐田汽車正在致力于解決電動汽車的核心問題——電池，目前的鋰電池的能量密度為200wh/L，而豐田正在研發400wh/L的固體電池，當沒有劃時代的電池出來之前，豐田汽車只力求將油電混動做到極致，而且確實已經很極致了。

　　在對電池深入研究的同時，豐田汽車一直都沒有放棄純電動汽車的研發，但與其他大部分汽車廠商大相徑庭的是，豐田采用的是一套燃料電池技術。雖然這個燃料電池也帶著“電池”兩個字，但其實它并不是能充放電的普通電池，而是一套發電設備。舉個例子來說，核電站的燃料是放射性元素棒，燃料電池的燃料則是整個宇宙中到處都有的最基本的元素——氫。單獨的氫原子是非常強的還原劑，自然界中只有在極端環境中才會存在被電離的單獨的氫原子，而兩個氫元素結合在一起便成了氫氣，這種穩定的物質才能當做燃料。

　　紙也能包住火——不需要“燃燒”的FCV燃料電池

　　在傳統的認知中，氫氣與氧氣能夠發生劇烈化學反應——燃燒，并生成唯一的產物水，其中釋放出大量的熱量。這就是氫內燃機的工作原理，但由氫能轉化成熱能的方式，不僅能源轉換效率低，氫燃料很快耗盡，載滿氫氣的油缸只能行駛數英里，而且安全性方面也很難保證。

　　那么，豐田是如何做到兼顧安全，同時提高能效的呢？那便是在一個完全不產生任何“燃燒”的可控的化學反應過程中，將氫能轉化成電能。將氫氣作為還原劑，而空氣中的氧則承擔了氧化劑，氫氣將電子釋放給氧氣，生成唯一的產物水。這樣一來，魚和熊掌終能兼得了。

　　在這個過程中，電子發生了轉移，而這種轉移就是我們所說的電流，有了電流就可以驅動電動機產生動力。再通俗一點兒，就是豐田汽車將氫氣與氧氣的“燃燒”變得完全看不到火苗，很平靜而且有可持續性，而這種能控制的“燃燒”非常安全，同時產生大量的電力。這一整套的過程看似非常簡單，但真正實現確是非常難的事情。

　　二十多年磨一劍——豐田MIRAI

　　豐田汽車從1992年就開始研究這套燃料電池的技術，在進行了不斷的研發和改進后，豐田的燃料電池的發電效率到達了業界頂峰，并與2014年生產出真正能夠量產和實用化的燃料電池汽車——MIRAI，而它也成為全世界第一款量產的燃料電池汽車。

　　MIRAI采用了創新的氫能源，相比傳統的依靠充電的純電動汽車來說，MIRAI最大優勢就是自己發電，而且補充氫氣與加油一樣方便，只需要3分鐘便可以充滿，充滿一次可以行駛650公里。除此之外，MIRAI還可以充當真正的移動發電站，其發電功率甚至可以滿足一個普通家庭用電的需要，當你家停電時也不會害怕了。

　　水竟能變成燃料——氫氣的產生

　　也許看到這，大家都知道氫能源以及燃料電池車有多棒，但是問題來了，氫氣從哪來？豐田汽車的給出了整套的解決方案。首先，最容易獲得的途徑就是水。地球上無所不在的水資源，成為燃料電池取之不盡用之不竭的能源來源之一。而學過出眾化學的人都知道，通過電解水可以產生氫氣和氧氣。

　　那么問題又來了，電從哪來？豐田利用的是風能、太陽能、水電等可再生能源發出來的電來電解水，從而將水變成了燃料電池的燃料。用電解水的方式需要一定的電力，看上去似乎是在浪費能源，但并不是這樣的。電能通過電網傳輸，比成品汽油通過陸地交通運輸的成本要大大降低，效率要高得多，而這個過程也不產生任何碳排放，也就是說沒有石油能源的消耗。從整個生產環節考慮，電解水的方式并不會消耗過多的能源。除此之外，獲得氫氣的途徑還有很多。通過褐煤、下水道污泥甚至是牛糞，都可以通過一系列的化學反應產生氫氣，將廢物利用供燃料電池車行駛。

　　打造純凈的氫社會

　　目前氫能源的普及率還遠遠不敵石油，但是在未來，隨著電能生產的高效化和更大的規模化，氫，這個宇宙中到處都有的基礎物質，可以說是最理想的能源之一。充分利用電能和氫能循環的社會，將會給人類和地球帶來可持續發展的美好未來。

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