碳排放是全球性大問題，世界各國都在面臨的困境，如何減少碳排放則是從國家層面，到能源行業(yè)、汽車行業(yè)、交通行業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域都在致力解決的問題。

近年來，新能源技術(shù)、清潔能源技術(shù)獲得了持續(xù)不斷的突破。從技術(shù)層面上講，要想減少碳排放，減少石油、煤炭等高碳排放能源的使用是行之有效的方法。但是減少石油、煤炭的使用的前提是，不影響人們正常的生產(chǎn)和生活。

換言之，能源供給得跟上。新能源在這些年獲得了突破性的發(fā)展，水能、風(fēng)能、電能等清潔能源越來越成為能源的主流。另一個辦法是開發(fā)新能源，以減少碳排放，人類在研發(fā)新能源方面有諸多努力，例如建造核電站、核反應(yīng)堆等等。

不過，在顛覆式的新能源出來之前，通過技術(shù)減少碳排放，是最有效的辦法之一。從能源行業(yè)這幾年的發(fā)展趨勢就可以看出來，清潔能源已經(jīng)是主流。從交通上說，電動汽車的流行說明新能源對交通行業(yè)帶來巨大的震動：傳統(tǒng)車企紛紛研發(fā)清潔能源汽車也就是電動汽車。

現(xiàn)在電動汽車普及廣泛，在公共汽車、家用轎車領(lǐng)域，電動汽車占比越來越高。如果說重型汽車不用汽油和天然氣，而用電池，靠電池驅(qū)動，那么是不是能很大限度地減少碳排放？

美國最近計劃把高溫質(zhì)子交換膜（HT-PEM）推向市場可行的 HT-PEM 燃料電池，重型車輛配備了 HT-PEM 燃料電池，可以顯著減少溫室氣體的排放。

圖 | 高溫質(zhì)子交換膜（HT-PEM）（來源：future-orient ）

為什么實驗室要研發(fā)適用重型車輛的 HT-PEM 燃料電池？因為美國運輸業(yè)是美國碳排放最多的企業(yè)，且貢獻了全球三分之一的碳排放量。解決重型車輛的碳排放問題，就等于解決了溫室氣體排放的關(guān)鍵問題。

而傳統(tǒng)的 PEM 燃料電池，工作溫度相對較低，電池對氫燃料雜質(zhì)的耐受性較低，無法減少車輛的廢氣排放。

由美國 Los Alamos 國家實驗室、Brookhaven 國家實驗室和國家 NREL 實驗室組成的新合作伙伴關(guān)系：將在未來幾年內(nèi)，將氫和其他可再生燃料轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池，努力把 HT-PEM 燃料電池推向市場。

HT-PEM 燃料電池具有革新重型運輸行業(yè)的潛力：可以使船舶使用可再生甲醇、氨氣運行，飛機可以使用二甲醚或氫氣運行，離網(wǎng)發(fā)電機可以使用低碳、零碳燃料輕松運輸?shù)狡h地區(qū)。

簡單來說，除純氫外，使用任何載氫燃料的能力，都是在減少所需基礎(chǔ)設(shè)施在投資方面的重大突破。HT-PEM 燃料電池技術(shù)將使重型和其他難以脫碳的應(yīng)用高效運行，同時使用氫氣、并緩解水管理問題。

Los Alamos 燃料電池和車輛技術(shù)項目經(jīng)理 Rod Borup 表示：“隨著重型運輸行業(yè)尋求內(nèi)燃機的更環(huán)保替代品，HT-PEM 燃料電池有望提供一種清潔、高效的替代品。該項目有望改變重型車輛高碳排放的現(xiàn)狀，并有助于加速能源和重型運輸技術(shù)的發(fā)展，從而實現(xiàn)清潔、零排放的能源未來。”Los Alamos 對項目的貢獻是膜電極組件（MEA）。MEA 的獨特之處在于，它不依賴于水作為導(dǎo)電介質(zhì)，而是依賴于工程聚合物，該聚合物可以在更高的溫度范圍內(nèi)可靠運行（80℃至 200℃）。

Los Alamos 科學(xué)家 Yu Seung Kim 是汽車 HT-PEM 燃料電池項目的發(fā)起人，他告訴媒體：“在高溫操作下，我們可以采用更簡單的設(shè)計來制造重型卡車，這使我們可以大大減輕重量。典型的氫燃料電池系統(tǒng)中，最重的部分是儲氫罐，重約 4000 磅，可拖運 350 英里。如果在較高的工作溫度下運行燃料電池，則可以使用高能量密度的液體燃料，并且系統(tǒng)重量可以減少到 2500 磅。”

Kim 團隊將負責(zé)通過膜、離聚物、催化劑和氣體擴散層的篩選測試，來證明 MEA 的性能和耐久性。所得的知識將轉(zhuǎn)移到 NREL，以幫助開發(fā)用于 MEA 的批量生產(chǎn)的制造過程。

Brookhaven 實驗室負責(zé)開發(fā)氧還原反應(yīng)催化劑，而 Advent 將測試并驗證：在工業(yè)制造條件下，能否保持性能和耐用性？

除此之外，并將全尺寸 MEA 組裝成可在商業(yè)上使用的燃料電池組。

該項目得到了 DOE 氫與燃料電池技術(shù)辦公室的大力資助。通過 L‘Innovator 試點計劃，該計劃目標(biāo)是讓氫和燃料電池技術(shù)，從 DOE 國家實驗室成功走向商業(yè)市場。

美國洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）實驗室和相關(guān)企業(yè)合作，希望他們能如期完成計劃，在未來幾年內(nèi)，完成 HT-PEM 燃料電池的開發(fā)，并把產(chǎn)品成功推向市場，以有效減少碳排放，緩解溫室效應(yīng)帶來的困擾。目前，相關(guān)合作方正在研發(fā) HT-PEM 燃料電池，并且為電池的商業(yè)化做準(zhǔn)備工作。

原文標(biāo)題：清潔能源新未來：美國正推動 “高溫質(zhì)子交換膜燃料電池” 走向市場

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