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氢燃料技术研发取得重大进展

2011-11-11 22:18:43  作者:  来源:中国低碳网  浏览次数:2  文字大小:【】【】【
简介:据美国广播公司(ABC)报道,生产无穷无尽的清洁能源,为我们的汽车和手机等一切东西提供动力。这个梦想可能并没有我们以前认为的那么虚无飘渺。世界各地的科学家目前正在寻找利用阳光把水分解成氧和氢的方法,并且这方面的努力已经取得了重大进展。


氢燃料

  据美国广播公司(ABC)报道,生产无穷无尽的清洁能源,为我们的汽车和手机等一切东西提供动力。这个梦想可能并没有我们以前认为的那么虚无飘渺。世界各地的科学家目前正在寻找利用阳光把水分解成氧和氢的方法,并且这方面的努力已经取得了重大进展。

  这个目标非常吸引人,因为找到从水里提取氢的廉价方法,将会终结全球能源短缺的难题,同时还能用水和阳光这两种天然成分净化环境。这听起来似乎太完美,根本不像是真的。目前这方面的努力面临的挑战确实很大,但是我们对其保持乐观态度有几点原因。过去一段时间,国外几个科研组已经汇报了他们在降低氢气生产成本方面取得的新进展,成本问题是目前的一大障碍。与此同时,其他研究组也在研制可以捕获和保存氢原子的材料方面取得了一些成功。

  由于显而易见的原因,这方面的竞争正在愈演愈烈。目前我们仍处在烃类燃料(液体的碳氢化合物)时代,这是因为这种燃料很容易获得,而且产生能量的效率很高。生产像一加仑石油那么多的可用能源需要消耗更多的氢,目前石油工业的竞争极其激烈。但是很明显,石油并不是无穷无尽的。不过现在这种情况应该变一变了,如果氢燃料生产取得成功,它还要满足以下条件。首先是生产成本必须大幅下降。必须找到利用太阳能的效率更高的方法,这是因为在任何可行性大规模分解水的方法中,阳光是一种必不可少的关键成分。跟其他燃料一样,氢存在的安全风险也必须克服。

  氢燃料可降低对石油的依赖

  美国正在积极研究把氢当作客车燃料,这么做的部分原因是因为它"可大大降低美国对进口石油的依赖"。由于氢燃烧不会释放温室气体,因此用它还能抑制全球变暖。美国能源部正在资助该国的很多此类研究,并已制定一些以前认为根本不可能实现的目标。8个研究协会正在努力实现该部制定的目标:到2015年把氢生产成本降低到每公斤6美元,2025年降低到每公斤2到3美元。迄今为止,只有科罗拉多大学波尔得分校的一个科研组实现了上述目标。

  科罗拉多大学波尔得分校的科研组创建了一个镜子阵列,用来集中阳光,生成2640华氏度(1448.89摄氏度)的高温。然后用它直接加热他们制作的一个金属铁酸盐薄膜,在比其他方法更低的温度--482°的环境下分解水。在宣布研发进展时,该校化学和生物工程系的艾伦·维梅尔说,较低的温度使水分解的速度更快,成本更低。他表示:"这具有重大意义,也许它会成为美国西南地区和其他与周围世界严重隔绝的地区的一种主流。"

  这一信息宣布几天后,几名研究人员汇报了攻克生产成本面临的一个主要障碍的经过。现在的商业性氢生产需要把铂当作催化剂,这种金属的价格非常昂贵,现在每盎司高达大约1.8万美元。

  未来是否会出现氢动力车

  铂的使用阻碍了氢燃料的普及,世界上没有足够的铂用来生产为汽车提供动力的氢。澳大利亚莫纳什大学的一个科研组发现,在岩石上形成黑色斑点的一种普通矿物质--水钠锰矿也可以充当把水分解成氢和氧的催化剂。它模拟植物在生长过程中把水分解成燃料的方式,这表明也许现实中有比铂更有效且廉价的替代物。

  研究人员在报告里指出,斯坦福大学的科学家采取了类似方法。他们正在研究植物和其他生物体在生长过程中用来生产燃料的天然催化剂,似乎常见化合物--二硫化钼在氢生产中可以成为一种"廉价的催化剂"。不过当务之急是寻找一种可以隔离水里的另一种成分--氧的催化剂,该科研组现在正在用其他矿石进行试验。如果任由氧到处乱窜,它将会阻塞化学太阳能电池的供能系统。

  洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家采取不同方法,他们把碳、铁和钴元素的混合物当作催化剂进行试验,目前已经取得一些进展。然而,即使生产廉价氢的目标即将实现,一旦你获得这种物质,你又如何驯服它?

  氢是最小的原子,它能自由出入任何小孔。目前你可以用它为家用汽车提供动力,但是它会从每一个软管卡箍里钻出去,更不用想把它保存在普通油箱里了。现在需要一种材料,能在很小的空间里保存大量的氢。然而这面临一大难点,那就是需要研制一种可以存放氢的固体材料。莱斯大学的科学家表示,他们发现一种名叫metallacarborane的材料存放氢的效果比能源部为2015年的氢计划设定的参考标准更好。加州大学洛杉矶分校的研究人员称,他们已经利用一种作用原理类似海绵的新材料解决了储存氢的问题。

  如果所有这些选项都被淘汰出局,以后我们的生活中还会出现氢动力车吗?现在看起来实现这个梦想的可能性比几年前更大。但是谁也不能保证一定会成功。我们没有办法像分配汽油一样分配氢,但是如果氢的潜力正如很多科学家认为的那样大,这种基础设施很快就会被研发出来。然而,目前这项竞争存在一些问题:汽油和柴油发动机的效率越来越高,电池也是如此,这导致混合动力车被越来越多的人所接受。因此氢动力车不会很快变成现实,不过这方面的努力正在不断取得新进展。

责任编辑:chin


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