作者：中国科普博览文字取材于科普中国作品《新能源汽车行远方》
人民网北京3月23日电（吴晓琴）近日，北京市经信委公示了“2017年北京市拟拨付第一批新能源汽车财政补助资金明细”。明细中显示：2017年北京市拟拨付第一批新能源汽车补助资金共涉及4066辆，拟拨付资金51789.135万元。其中纯电动乘用车补贴金额合计17019万元，占总补贴金额33%；纯电动客车补贴金额合计34770万元，占总补贴金额67%。
虽然在过去没有汽车的时代，人类社会也在运转，但是今天，没有汽车几乎是不可能的了。汽车给我们带来的方便自不必说，但忧虑也在日益加深，尤其是雾霾频现之时，人们对汽车带来的污染更是忧心忡忡。传统汽车使用的主要是化石能源，有报告指出，地球上的石油最多能使用100年左右，距离枯竭已经不远了；目前汽车燃料是汽油和柴油等，燃烧时释放出大量的二氧化碳（温室气体）和氮氧化物等有害物质，污染了空气不说，其中的温室气体还直接影响气候的变化。
现在，新能源汽车的发展已经日渐成熟，很多人也会将新能源汽车放入购车备选清单中。目前市面上的新能源汽车几乎都是油电混合动力汽车或者是纯电动车。其实，除此之外还有其它新能源作为动力的汽车。
用什么来替代汽油，这是关键
汽车要自由行驶，必须要用能量；所用能量必须要自身携带，而且要带尽量少的能量物质行驶足够远的距离（能量密度高）；携带的能量用尽后还要便于补充；另外，能量物质要足够多，价格要便宜，或者成本可接受。
对于这些要求，汽油（或柴油）确实具有得天独厚的优势。汽油燃烧的能量来自化学能，热值是44000千焦/千克，也就是1千克汽油完全燃烧产生44000千焦的热量。
这些能量能做什么呢？
理论上，它们能把1吨的物体举高4.4千米，这说明汽油的能量密度比较高。所以一辆1.5吨的汽车载35千克（约50升）汽油，平均就能行驶约600千米。汽油来源于石油，可大量供应，且便于储存和运输。从使用要求来看，汽油作为汽车的能量来源是非常合适的。
汽油的碳排放和空气污染问题是难以解决的。可是，不用汽油的话，我们能用什么呢？让我们来看一看目前使用的能源中有哪些能用的：水能、风能、生物质能等能量密度低；其他化石能源和化学燃料不是污染问题就是成本过高；核能倒是能量密度高，但也无法用在汽车上吧……
细数所有可用的能源，能与汽油相比的并不多。所谓新能源汽车，并不是使用什么新的能源，说明白了就是使用除汽油、柴油等传统燃料以外的能源，对汽车来说是新的，性能要求与传统汽车不相上下，还要使用方便、环境友好。
目前，按照汽油内燃机的思路，人们已经开发出模仿汽油的生物质燃料，如生物甲醇、生物乙醇、生物柴油等，热值与汽油相当，使用生物燃料汽车（常用混合燃料）的动力系统仍然是内燃机驱动（燃料电池除外），只需对现在成熟的汽车技术稍加改造即可使用。
虽然生物质燃料在温室气体（或碳）排放上有一定的优势，但目前的技术只能用粮食来生产，有与人争食之嫌；而且在燃料成本和产能上也与化石燃料有较大差距。下一代生物质燃料虽然有望使用秸秆等农林业废弃物生产，在产能上同样难以满足需要。
我们生产生活中使用最多的能源是电能（二次能源），所有能源形式都可以转换为电能。汽车使用电能应该是不错的选择，电能比较丰富，获得也方便。但电网中的电能不能直接用于汽车，必须把电能储存在储电物质中才能装载在汽车上使用，这种装置就是蓄电池，它把电能转换为化学能储存起来。
近年来随着蓄电池技术的发展，电动汽车发展很快，先是节能的混合动力汽车，进一步是部分使用电能的插电式混合动力汽车，再到纯电动汽车。电动汽车把电能储存在蓄电池中，驱动电动机提供动力，与传统的汽车的动力系统有很大差别，系统相对简单。
但是目前就算最好的蓄电池（锂离子电池）的能量密度也还是较低，比液体燃料差很多，一次充电行驶里程比汽油车逊色不少，需每天充电，且充电时间长（补充能量的时间长）。混合动力汽车兼有两种动力系统，相对比较复杂，但它结合了电动车和汽油车的优点，可以说是一种过渡方案。
电动汽车没有尾气排放，对于改善城市空气质量有很大帮助。虽然目前电网电力主要来自火力发电，电动汽车总体温室气体排放优势并不明显，但它仍然是未来汽车的重点发展方向。
氢气有可能成为汽车的终极燃料？
既然一般燃料的能量密度比蓄电池高，能否找到一种更好的替代汽油（或柴油）的燃料方案呢？答案是肯定的，这就是氢燃料。我们都知道，氢气极易燃烧，而且热值为142351千焦/千克，是汽油的3倍多。更妙的是氢燃烧的产物只有水，不会对环境造成污染。不过不像汽油可以开采，在地球上几乎不存在天然的氢气（尽管宇宙中氢占绝大多数）。地球上的氢都以化合物的形式存在于水、有机物等分子中。
怎样能得到氢呢？获得氢的方法也非常简单，中学我们都学过，电解水可以得到氢。工业上常用天然气（主要是甲烷）与水蒸气反应（术语叫重整）的方法制氢，工艺成熟（这种方法会产生二氧化碳）。可以说，地球上氢气资源十分丰富，只不过得到氢就要耗费电能或化石能源。其实，氢能源像电能一样属于二次能源，但是它有胜过电能的优点：可用车船（也可用管道）长途运输和大量储存（将来可能会与电能并行）。
氢燃料的优点正好适用于汽车，实际上早在19世纪汽车发展初期开始，就一直有人设计使用氢燃料的汽车，只是氢在通常情况下是气体，而且很难液化，车载储氢技术难以突破，限制了氢作为汽车燃料的使用。由于氢能源的潜力巨大，近年来各国都加大了研究和推广力度，氢能源汽车已经从概念走向了市场。
氢燃料汽车可以以内燃机的燃烧形式提供动力，这种方式的能量使用效率低，燃烧产物不仅仅有水，还有氮氧化物等污染成分。随着近年来电动汽车的发展和燃料电池改进，氢能源汽车的主攻方向是走自主发电的电动汽车，即燃料电池汽车。
2014年底丰田公司推出了一款名为“MIRAI”的氢燃料汽车，氢燃料以70兆帕气压储存在两个罐中（容量合计为122.4升），3分钟加满约5千克氢，续航650公里。这款车除了比同等水平的汽油车贵一些，性能与方便程度已经没有差别。目前这款车已经商业化生产，它标志着氢能源汽车已经走向实用。
目前氢能源是从现有的其他能源转换来的，科学家正在加紧研究从太阳能直接制造氢气的方法，到那时能量真是取之不尽，用之不竭了，而且绝对环保了。
开发新能源汽车本来选择有限，经过近年来的努力，反而有全面开花之势。无论哪个方向发展起来都要有配套设施，纯电动汽车要求布满充电桩，氢能源汽车要求布满加氢站……谁能最先发展起来，就看社会平衡多种因素的选择了。
无论怎样，新能源汽车是一定要发展的，而且一定能替代汽油车，只是还要经过一定的时间和努力。我们期待着，望着远方天涯路，环保汽车一路行。
