关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们的获奖新闻，以支持我们。 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
像她许多邻居一样，玛丽亚·雷基亚-奥尼尔在纽约市北部的赖布鲁克家中的车道上停放着一辆运动型多功能车。她开着它上下班和在城里跑腿。但尽管她的车看起来像任何其他SUV，她的雪佛兰Equinox却有极佳的燃油经济性，并且不排放任何污染物或导致气候变化的二氧化碳。那是因为它是一辆氢燃料电池电动汽车——美国汽车制造商通用汽车公司为驾驶员提供的40辆用于路测的汽车之一。
雷基亚-奥尼尔说：“我目前的平均水平是每公斤[压缩氢气]行驶44.4英里[71.5公里]，这应该相当于一加仑汽油。”在短短两周的驾驶中，纽约州切斯特港公立学校系统的科学区协调员已经在这辆车上行驶了至少600英里（965公里），她的燃料电池Equinox在三个满箱（每个储罐略多于四公斤，或8.8磅的压缩氢气）的氢气下行驶了191英里（307公里）。她说：“我觉得自己正在创造历史，这是一种令人兴奋的旅程，因为它与众不同。”
雷基亚-奥尼尔并不是第一个驾驶氢动力汽车的美国人，她的郊区家庭也不是第一个享受它的人。这项荣誉属于加利福尼亚州雷东多海滩的斯帕利诺一家，他们在2005年获得了本田FCX轿车进行试驾。雪佛兰Equinox也不是通用汽车（GM）生产的第一辆燃料电池汽车：1966年的Electrovan是一款笨重且价格高昂的燃料电池厢式货车，从未走出实验室，它是这家美国汽车制造商制造的大约40辆氢燃料汽车中的第一辆。她甚至不是威彻斯特县唯一驾驶通用汽车燃料电池Equinox的人。
但雷基亚-奥尼尔无疑处于美国和全球汽车市场从标准汽油燃料内燃机向更环保汽车转型的最前沿。从所谓的弹性燃料汽车（可以从乙醇无缝过渡到汽油）到汽油-电动混合动力汽车，新型汽车和卡车正在进入道路。
氢燃料电池汽车正在与下一代混合动力汽车技术（可以插电充电电池，而不是依赖汽油发动机）竞争，成为未来的电动汽车。通用汽车研发副总裁拉里·伯恩斯说：“我们正在这里进行一场真正的有趣竞赛，即在车辆中插入电源并将电力存储在电池中，与将氢气泵入储罐并从燃料电池中产生电力之间。”“我们将需要从每条途径产生的每一英国热量单位的能量。”
雪佛兰Equinox以鸣叫声开始，因为燃油喷射器将氢气泵入其手工制造的燃料电池堆。像所有电动汽车一样，加速是即时、不间断且静音的。雷基亚-奥尼尔谈到她儿子的大学室友时说：“年轻人问，‘这难道不能发出某种咆哮的声音吗？’”甚至关闭汽车也不同。“关机是最好的部分。每个人都喜欢看它用喷出的水蒸气和未来主义的声音进行净化。”
当车辆关闭时，压缩机的呼呼声——雷基亚-奥尼尔说这让她“感觉自己像在宇宙飞船中”——是在寒冷天气中驾驶它的关键。在氢燃料电池中产生电力会产生一种副产品：水。而水在纽约州常见的冬季温度下会结冰。因此，通用汽车公司设计了其第四代燃料电池组件，以在停止运行时消除堆栈中的所有水。“在寒冷的天气中，启动没有任何问题，”雷基亚-奥尼尔说，即使在暴风雪中以及气温降至冰点以下的日子里也是如此。
除了奇怪的噪音——或缺乏噪音——燃料电池轻型卡车的外观和性能与普通卡车没有任何不同。通用汽车公司表示，燃料电池版本的Equinox由于其重型镍金属氢化物电池组而比其标准表亲重500多磅（225公斤），但踩下加速踏板后，Equinox可以与其他道路交通工具一起行驶。雷基亚-奥尼尔说：“我会超过拖车。我可以躲避出租车。它反应良好。我觉得自己可以在繁忙的道路上与任何人匹敌。”
本田、通用汽车和其他主要汽车制造商，包括宝马、丰田、福特和戴姆勒，目前都在测试氢动力汽车和卡车。雷基亚-奥尼尔在访问这家汽车巨头的网站时意外地成为通用汽车的氢动力卡车试驾员，该网站呼吁志愿者参与“试驾项目”，该项目旨在让消费者对Equinox进行测试。她是目前正在试驾该车的11位“真实客户”（而不是名人、政客等）之一；通用汽车计划最终让100辆此类测试车辆上路。作为这项工作的一部分，通用汽车还与维珍大西洋航空公司合作，从下个月开始在洛杉矶国际机场为头等舱乘客提供燃料电池汽车的接送服务。
美国环境保护署已将氢动力汽车认证为零排放汽车——它们只产生水。美国国家标准与技术研究院已证明它们可以安全运行和加油。
但仍然存在两个主要障碍：Equinox的制造成本高达数十万美元，而且很难找到氢燃料。通用汽车的伯恩斯表示，只有当公司开始大规模生产此类汽车时，第一个问题才能解决，这最早可能在2012年发生，届时加利福尼亚州的一项法律将生效，要求一部分新车不排放污染物。他补充说：“它的活动部件只有十分之一，而且装配线的几何形状比[内燃机]更容易。这项技术具有低成本潜力。”
至于燃料，每年生产超过4500万吨（450亿公斤）的轻质气体，作为制造化肥、化学品和为当今汽车提供动力的汽油的一部分。事实上，全球氢气产量的25%是由石油公司自己在炼油厂生产的，以提高原油的质量。“为什么不直接将氢气放入燃料电池，而不是将其放入石油中？今天在炼油厂这样做是经济的，”伯恩斯说。他指出，石油行业生产的氢气足以为3000多万辆氢动力汽车提供燃料，并补充说，“石油行业将为我们提供氢气基础设施。”通用汽车已经与荷兰石油巨头壳牌合作开设氢气加气站。
然而，批评人士指出，氢气只是一种能量载体，而且不是特别好的载体，它有效地传递了不到25%的电力，而这些电力是从水中产生并作为能量来驱动车轮的。如今的锂离子电池可以将大约75%的输入电力转化为动力。甚至通用汽车全球产品开发副总裁鲍勃·卢茨最近也表示，如果锂离子电池的能量存储得到改善，那么直接使用电力而不是氢气可能没有意义。
但是燃料电池倡导者指出，鉴于汽车框架中的可用空间和热力学定律，当今的电池只能提供有限的行驶里程——通用汽车自己的雪佛兰Volt为40英里（65公里）——在需要充电之前，例如通过像丰田普锐斯这样的全混合动力汽车中的汽油发动机。目前没有此功能的混合动力汽车已经比传统的混合动力汽车贵几千美元，而将它们转换为插电式汽车至少还要花费10000美元。未来插电式混合动力汽车的可行性和成本将取决于电池技术的进步。
氢气生产也可能被证明是储存间歇性但可再生能源（例如风力发电或未来车库屋顶上的太阳能光伏板）能量的更好方法。冰岛和其他国家已经在测试这种闭环系统。氢气可以通过多种工艺生产，从水电解到生物燃料（如乙醇）的发酵。
目前，壳牌在纽约市地区有两个氢气加气站——一个在阿兹利，另一个新近在威彻斯特县的怀特普莱恩斯开业，第三个计划在约翰·肯尼迪国际机场开业。美国国家氢气协会目前在美国和加拿大共有122个加气站——大多集中在主要城市周围，如洛杉矶、旧金山和华盛顿特区。该协会估计，一个足够完善的氢气加气基础设施，由12000个加气站组成——不到美国大约17万个加油站的十分之一——的建设成本不会超过150亿美元。
雷基亚-奥尼尔说，当氢气表显示她“字面意义上快没油了”时，她可以在六分钟内将足够的压缩氢气泵入Equinox的三个碳纤维储罐中。
通用汽车下一代手工制造的燃料电池堆，在今年一月于拉斯维加斯举行的消费电子展上，在豪华跨界车凯迪拉克Provoq中展出。通过将燃料电池堆的功率密度提高一倍，通用汽车的工程师不仅将其尺寸减半，还使其所需的铂催化剂等昂贵材料的用量也减半。“这是实现我们寻求的成本降低的关键，”伯恩斯说。
目前，雷基亚-奥尼尔将是少数驾驶未来原型车的人之一——即使她也只能驾驶总共三个月。但这三个月里，她需要抽出更多时间去超市。“如果我去买菜，人们会围着它看，”她说。“我们在街上走，人们会看着你，因为他们甚至不知道这辆车在运行。... 这是一辆为普通人准备的真正的汽车，我们只是在等待基础设施跟上。”