2024年12月22日 星期日
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氢能是最理想的车用能源

2019/10/16 13:57:262455

在众多的新能源中,氢能是具有巨大发展潜力的未来能源之一。氢能是一种洁净的可再生能源,同时又具有可储、可输的特点。目前,它是理想的低污染甚至零污染的车用能源;长远看,它的发展可能带来能源结构的重大改变。氢能是二次能源,地球上没有天然的氢,现在的氢大部分通过煤、天然气等化石能源与水反应来制取。而随着化石能源越来越少,长远看从可再生能源制氢是最理想的情景。太阳能、风能、地热能等制氢,制出来的氢可以储存起来,用作发电的燃料(氢能发电很稳定)或汽车燃料。所以,氢能将是可再生能源利用的一个很重要的桥梁。

用氢做车用燃料,是解决汽车燃料问题的终极方案。现阶段氢能的主要使用方式是氢在内燃机内的直接燃烧和氢在燃料电池中的电化学转换。前面说过,如果是仅仅用于上下班的班车、校车,纯电池电动汽车是不错的选择。但由于它受续驶里程和充电时间的限制,所以大部分的汽车还是要考虑用替代燃料。而这种燃料我认为从长远来讲,必定是氢能。因为我们可以设想—下,从东北开车到海南,不可能说一开始用生物柴油,开几百公里后就变成用乙醇,再开几百公里后又变成用甲醇吧?最好是有一种燃料,能像现在的汽油一样,比较一统、比较大众,大家都能接受。而氢能源汽车目前从技术上讲已经完全能够做到这一点。

美国加州今年527日组织了一个燃料电池车长距离示范,ll辆氢燃料电池车开了2700多公里,行驶九天,没有问题。充一次氢的续驶里程,目前最好的水平是日本丰田公司的FCHVadv氢燃料电池轿车,该车最高时速可达每小时l55公里,一次充氢气仅用3分钟,充一次氢气可以行驶830公里,超过一般汽油汽车的续驶里程。需要特别强调的是:这里所讲的830公里是指车用储氢罐的体积完全不影响汽车的舒适程度和使用空间,即该放行李的地方放行李,该坐人的地方坐人,跟现有的汽油车没有区别。今后如果能把基础设施建好,随处有加氢站,这种汽车跑到哪里都没问题。初步预计,氢燃料电池车真正的产业化大概是十几年以后,在2020年左右。

氢直接燃烧的用途同样也可以用于汽车,即做氢气内燃发动机汽车。氢内燃机汽车最大的好处是便宜。现在的氢燃料汽车使用起来之所以贵,原因之一就在于对燃料的品质要求很高。氢气中的一氧化碳浓度要求小于一个PPm,即百万分之一,否则开车会容易中毒;这对化石能源制得的氢气,要求是很严格的。如果换用氢内燃机汽车,则对氢气中的一氧化碳浓度基本上没有限制。因而这样的氢成本非常低,一立方米不到一块钱,一公斤氢气的生产成本不到12元,比使用汽油便宜很多。

目前内燃机如果用纯氢做燃料问题比较多,虽然发动机改动不大,但控制系统要求极严,而且也缺乏供应氢气的加氢站。天然气汽车被称作清洁能源汽车,工程师们发现在天然气里掺入20 体积的氢气,效果会比纯用天然气更好,氮氧化物排放能减少一半