【汽車基礎教室】燃料電池 ( 上)
石油沒了怎麼辦？
記者：Sutl 2002-10-08 | |
在二十世紀的人類生活中，電與石油這兩種新興資源已經與人類活動密不可分了，不過到了二十一世紀，科學家都預言未來沒石油了，那未來人類會採用何種更新的資源來當動力呢？
石油真的會用完嗎？
雖然很多科學家都說，石油再過5~60年就會用完，真的嗎？其實不然，我們知道石油都是古代生物遺骸的沉積物，而生物最多的地方在哪裡？你總不會以為在陸地吧？地球上生物最多的地方在海洋，所以就算陸地上的石油真的在5~60年後再也挖不出來，海洋的石油應該還是很多。
不過雖然海洋石油很多，但開採成本勢必較陸地高出好幾倍，因此而提高的汽油價錢勢必高到消費者無法負擔的程度，而且石油除了拿來當燃料之外，其他的石油聚合物產品更是需要石油，所以大概再過3~40年石油越來越貴後，石油的用途就不會是燃料了。
用不完的燃料
▲現在的燃料電池已經不佔車室空間了喔。
其實在中南美的人早就不擔心沒汽油的問題了，他們用的是甲醇�就是酒精�就是台灣人所知道喝了會瞎眼的假酒原料，甲醇可以從植物提煉，所以不會有枯竭的問題。
那甲醇燃料跟汽油有什麼不同呢？首先，一般車的供油管路並不能抵抗甲醇的侵蝕，管路必須是不鏽鋼製品才行，在美國，為了推廣甲醇燃料，通常會將這多出來的成本自行吸收，如果不吸收，車價就會多出1000多元美金。
用甲醇有哪些優點呢？第一，它比汽油便宜。第二，它的出力比汽油大一些。第三，甲醇車可以各種比例使用汽油及甲醇，是所有汽油代替方案中可以直接混用汽油的少數案例，不像瓦斯車有氣瓶及油箱占空間。第四，甲醇是液體，傳統加油站不需改裝，可以直接儲存甲醇。第五，甲醇可溶於水，甲醇火災可用水直接撲滅。第六，甲醇燃燒完全，NOx、HC、CO等有毒氣體幾乎沒有，完全符合未來『零』空污的排氣要求。
▲燃料電池就是這麼裝上車的。
那甲醇的缺點呢？第一，它有毒，喝下去輕則失明，重則死亡。第二，甲醇比汽油難發動，所以在中南美有些人會加一些汽油在油箱內以利發動。第三，有些國家食用農作物都不夠吃了，更別說種植甲醇農作物了。第四，雖然甲醇燃燒乾淨，但CO2還是會大量產生，在溫室效應越來越嚴重的情況下，CO2的法定排放量勢必越來越低，未來一般人的CO2配額勢必管制。
不過小編倒是很看好甲醇燃料的未來，只要未來石油越來越少，汽油越來越貴，勢必會讓很多人選擇以甲醇做燃料，而且現行引擎要用甲醇早就不是問題了，所以在純氫燃料電池尚未成熟前，引擎這東西還會活好一陣子，不過是改燒甲醇罷了。
不排廢氣的只有一種
▲這就是燃料電池的分解圖，那一片片的就是高分子陽離子交換膜片，片數越多電力越大。
雖然甲醇幾乎沒有枯竭的問題，也幾乎沒有空氣污染的問題，但只要是以碳氧化合產生動力的方式，那就無法避免CO2的產生，但在溫室效應的前提下，遲早是會禁止一般人排放CO2的﹙應該不包括呼吸，烤肉就不知道了﹚，所以還是要有其他的解決之道。
要沒有廢氣排放，最簡單的方法就是用電動馬達，馬達擁有許多引擎根本沒有的優點，馬達體積小、重量輕、馬力大，而且馬力大就算了，重點是馬達是定馬力動機，定馬力動機的優點是不用變速箱。
一般人可能很難理解馬達為何不需要變速箱？在此就先以定扭力動機的內燃機引擎﹙以下稱引擎﹚來說明。引擎的馬力是變動的，轉速越高馬力越大，所以在低轉速時的扭力就不夠，所以需要低速檔位的高齒比來放大扭力，以利起步、加速、爬坡等動作，但高齒比會降低極速，所以必須再配合高速檔位的低齒比，這樣極速才做得出來。當然，如果只有高低速兩個檔位，那動力一定會銜接不良，所以檔位就越做越多了，做到後來連省油用的OD檔都出現了。
▲燃料電池的原理就是氫＋氧＝水＋電，然後車就會動了。
但定馬力的馬達就不一樣，馬達的馬力幾乎是恆定的，所以低轉速時扭力超大，高轉速時扭力超小，所以只要減速比設定得宜，不用變速就可以包辦起步、加速、爬坡、極速等動作。再加上馬達小而有力的特性，馬達可以直接裝在輪胎內，透過一組減速齒輪直接驅動，完全不佔車室空間，要前驅、後驅、全驅，完全都不是問題。看看台鐵或捷運的電聯車頭，你有感覺到馬達佔去什麼空間嗎？馬力有不夠用的嗎？
除了有力又小之外，馬達還有其他優點，例如安靜。馬達只有運轉聲，沒有排氣聲。馬達比引擎成熟，幾乎免保養，壽命又比引擎長，如果使用馬達做為動力，車輛保養檢查維修的次數將巨幅降低，這樣大車廠就不用在地狹人稠的都會區設太多修車廠，將能巨幅節約社會成本。
