当前位置:可乐在线:可乐2-注册登录平台可乐在线2 > 行业新闻 > “氢经济”还存在吗?

“氢经济”还存在吗?

日期:2021-06-06 22:04:07

最近几个月,关于使用氢作为替代能源或使用一个广泛的术语“氢经济”的兴趣和讨论量出现了安静但明显的增加。

这个话题引起了我的兴趣,原因有几个。首先,更普遍的是,作为一个拥护树木的激进绿党,我认为任何非碳能源概念都值得仔细研究;其次,更具体地说,氢动力是本世纪初我在宝马的最后几年中的一个主要研究和开发领域。所以,我可能对基本思想和适用技术的理解略好于平均水平。

为了不让我尊贵的读者陷入悬念,让我切入正题:对于大规模替代能源而言,氢并不是一个有前途的想法,至少在技术取得一些重大进展之前是这样。即便如此,它也可能不像其最热心的拥护者所描绘的化石燃料能源的基本无痛替代品,尽管说它没有一些有价值的较小应用是不公平的。

现代世界很少有真正的新想法,氢能也不例外。有史以来第一台内燃机(1804 年由法国-瑞士发明家艾萨克·德·里瓦兹(Isaac de Rivaz)制造)是由氢气驱动的,而第一个粗制氢能源储存装置——我们今天称之为燃料电池——是由威尔士科学家威廉·格罗夫制造1838 年。“氢能”的现代概念可以追溯到 1960 年代中期,当时汽车工程师开始尝试将 NASA 完善的燃料电池技术应用于车辆;通用汽车公司在 1966 年获得了第一个实用的例子,称为 Electrovan。

氢作为能源可以以两种基本方式使用:首先,它可以直接用作燃料,或多或少地作为某种形式的石油的替代品。二是可用于储能;当在燃料电池中与氧气混合时,反应会产生水、电和少量热量。此外,当用作车辆燃料时,氢气被认为是“清洁的”,因为其燃烧的副产品主要是水蒸气。

然而,在比专业应用(例如航天器上的燃料电池)更大的任何应用中使用氢存在一些技术问题,这些问题从未被克服,潜在的解决方案尚未出现。

首先,收集氢气是一个低效且耗能的过程。氢是宇宙中最丰富的元素,但由于它具有高度反应性,因此除了微量之外,它在地球上的任何地方都不以纯形式存在。它可以通过电解水(基本上是燃料电池的相反过程)或从石油化合物(通常是天然气)中提炼出来进行分离,但它需要大量电力。可以从氢作为燃料或作为能量储存获得的后续能量少于产生氢所需的能量,这使其成为经济的死胡同。

虽然使用可再生能源来提供制造氢气所需的电力确实会使这种低效变得无关紧要,但还有其他技术问题使氢气难以使用且成本高昂。一方面,燃料电池需要纯氧,这与生产纯氢一样昂贵且耗能,甚至更多。含有大量氮气和二氧化碳的大气空气会迅速“毒化”燃料电池并使其无法工作。另一种主要用于车辆应用的替代方法是使用催化剂,如铂或导电聚合物,但这些奇特且昂贵的材料使系统成本提高了几个数量级。

最后,氢的最有前途的用途——作为车辆燃料——迄今已证明几乎行不通,因为氢是现存密度最低的元素,体积能量非常低。性能与石油燃料发动机相当的氢发动机需要极高的压缩率,这反过来又需要更复杂的冶金和主要发动机部件的结构。宝马制造了几个版本的氢发动机,它们的工作原理与他们任何久经考验的汽油动力发动机一样好,但它们的价格要高出好几倍,并且需要在大型装配线上不容易重复的构造技术规模; 至少不是没有巨额费用。

如果说有什么比其他因素更让人们对“氢经济”抱有希望的话,那可能是高效电池的快速发展。在氢燃料电池被更认真地视为一种能量存储系统的时候,电池技术还没有发展到我们今天认为理所当然的重量更轻、容量更高的形式。目前,对于开发更昂贵且效率更低的替代方案,既没有必要也没有很好的商业案例。

尽管如此,电池的发展虽然在可预见的未来基本上已经扼杀了氢作为一种可行的选择,但有些矛盾地也表明氢技术确实仍然有未来,如果它可能比氢更遥远支持者希望。与核能不同,氢能具有潜在的无限和完全清洁的基本优势,如果它的许多技术挑战可以克服的话。只要有人仍然相信它,最终就有可能克服这些挑战。

下一篇:认知改变