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未来的水也能成为燃料

时间:2004-09-21
关键词:未来 成为 燃料
  开发氢燃料目前最大的难题就是如何降低成本,否则,氢燃料汽车、飞机等与使用石油相比缺乏竞争力。

  用氢气和氧气这两种构成水的物质燃烧,取得无尽的能源,这是人类很久以来的梦想。今天,这种清洁、高效的氢能正逐步发展成为应用广泛的全新能源,被用于制造氢能冰箱、氢能空调、氢能汽车、氢能飞机、氢能发电站以及作为航天器燃料等,从很小的手机到大型的电站,几乎所有领域氢能都有其大显身手之处。

  从20世纪60年代开始,美国国家宇航局首先将氢气作为火箭推进器的燃料,应用于阿波罗空间计划。如今,欧洲开发的氢燃料微型电池,已使用在摄像机、手机和手提电脑中。德国的专家预测,这种氢燃料微型电池将作为便携式电器使用电池的换代产品,首先被推向市场。因为这种电池不仅清洁、高效、无污染,而且使用寿命长,其价格也和目前 市场上常见的锂电池不相上下,只要不断充电就能长期使用,完全可以满足日新月异的各种便携式电器高耗能的需求。

  氢能技术还可用于供暖,如瑞士海科希斯公司现在就已经能生产以氢能为燃料的供暖装置,一台装置还可以同时供暖又供电。他们预计在两年之内,就会有供一户或几户家庭使用的这种装置面世。当前,汽车工业迫于能源消耗和尾气污染的压力,各大公司也在积极探讨研究替代石油的新能源,其中以氢能最被看好,普遍认为使用氢能是清洁汽车的最佳选择。现在欧洲,已有试行的氢能小轿车、氢能大客车和运货车,在各城市之间奔驰。2001年7月,宝马公司还在美国的洛杉矶组建了一支由15辆氢燃料电池驱动的汽车组成的车队,进行了一次跨越五大洲的 “清洁能源全球行”远征;克莱斯勒公司也计划与其他汽车制造公司、能源供应商及加州有关政府机构合作,准备在2004年之前投资20亿马克, 共同开发汽车氢燃料电池系统技术。但专家们估计,最早要到2010年,各大汽车公司才会大规模生产出氢能汽车。

  目前氢能商业化利用存在的主要技术问题,首先是要开发廉价的制氢技术。尽管氢气大量存在于水中,但必须把氢气从水中分离出来才能利用,而现在的制氢技术耗能和成本都很高。如果能研制出利用太阳能或风能制氢的技术,那将会减少制氢过程中对常规能源的消耗,才可能符合环保的要求;也可以利用石油、天然气、甲烷及沼气等含氢化合物制取氢气,但那会产生二氧化碳等有害气体,造成环境污染。另外,还要研究安全、可*的储存和运输氢气的方法。研究人员设想用尽可能多的燃料罐来储存氢气,以便一次充气后能够发挥更大的能量,比如说可使汽车跑更长的里程。储存氢气时,要么是通过不锈钢或者碳素纤维做成的高压罐储存气态氢气,要么就得在-253℃的低温下储存液态氢气。而这两种方法都有缺点。使用高压罐储气,罐体本身较重,如果将其放置在室内或汽车上,人们会产生一种危险感,因为害怕它爆炸;而液态氢气的能量密度虽然很好,但生产液态氢气能耗极大,同时要制造这种高度绝热的储气罐,还有许多技术问题有待解决。科研人员也曾试图利用海绵状金属或碳素纤维细管储存氢气,但至今结果不能令人满意。

  在开发氢燃料电池系统中,目前最大的难题也是如何降低成本,减少其体积和重量,以适应汽车、飞机等高耗能用途,否则因电池过重会增加能耗,提高使用成本,使得氢燃料汽车、飞机等与使用石油相比缺乏竞争力。

  至于使用氢能的安全问题,德国的国会技术监察协会的专家认为,与丙烷、丁烷相比,氢气是一种很轻而且极易挥发的气体,一经泄漏便会立即向上稀释、扩散,这正好弥补了它比别的气体易燃的缺点。因此,就安全的角度而言,氢气反而具有它的优势。宝马公司曾对氢气高压罐的耐压性进行过一系列的膨胀实验,结果表明氢气汽车和石油汽车同样 安全。

  随着全社会环保意识的不断加强,对可持续发展认识的不断深入,各国科学家探索新能源、开发氢能的研究工作也在逐步加强。如宝马、大众、福特、克莱斯勒等汽车公司,以及壳牌石化公司、RWE电能能源公司等,都在积极开展对氢能的技术研究,他们还联合制定了交通经济能源策略,开展跨国集团之间的合作。