未來的水也能成為燃料
時(shí)間:2004-09-21
開發(fā)氫燃料目前最大的難題就是如何降低成本，否則，氫燃料汽車、飛機(jī)等與使用石油相比缺乏競爭力。
用氫氣和氧氣這兩種構(gòu)成水的物質(zhì)燃燒，取得無盡的能源，這是人類很久以來的夢想。今天，這種清潔、高效的氫能正逐步發(fā)展成為應(yīng)用廣泛的全新能源，被用于制造氫能冰箱、氫能空調(diào)、氫能汽車、氫能飛機(jī)、氫能發(fā)電站以及作為航天器燃料等，從很小的手機(jī)到大型的電站，幾乎所有領(lǐng)域氫能都有其大顯身手之處。
從20世紀(jì)60年代開始，美國國家宇航局首先將氫氣作為火箭推進(jìn)器的燃料，應(yīng)用于阿波羅空間計(jì)劃。如今，歐洲開發(fā)的氫燃料微型電池，已使用在攝像機(jī)、手機(jī)和手提電腦中。德國的專家預(yù)測，這種氫燃料微型電池將作為便攜式電器使用電池的換代產(chǎn)品，首先被推向市場。因?yàn)檫@種電池不僅清潔、高效、無污染，而且使用壽命長，其價(jià)格也和目前 市場上常見的鋰電池不相上下，只要不斷充電就能長期使用，完全可以滿足日新月異的各種便攜式電器高耗能的需求。
氫能技術(shù)還可用于供暖，如瑞士海科希斯公司現(xiàn)在就已經(jīng)能生產(chǎn)以氫能為燃料的供暖裝置，一臺裝置還可以同時(shí)供暖又供電。他們預(yù)計(jì)在兩年之內(nèi)，就會有供一戶或幾戶家庭使用的這種裝置面世。當(dāng)前，汽車工業(yè)迫于能源消耗和尾氣污染的壓力，各大公司也在積極探討研究替代石油的新能源，其中以氫能最被看好，普遍認(rèn)為使用氫能是清潔汽車的最佳選擇?，F(xiàn)在歐洲，已有試行的氫能小轎車、氫能大客車和運(yùn)貨車，在各城市之間奔馳。2001年7月，寶馬公司還在美國的洛杉磯組建了一支由15輛氫燃料電池驅(qū)動的汽車組成的車隊(duì)，進(jìn)行了一次跨越五大洲的 “清潔能源全球行”遠(yuǎn)征；克萊斯勒公司也計(jì)劃與其他汽車制造公司、能源供應(yīng)商及加州有關(guān)政府機(jī)構(gòu)合作，準(zhǔn)備在2004年之前投資20億馬克， 共同開發(fā)汽車氫燃料電池系統(tǒng)技術(shù)。但專家們估計(jì)，最早要到2010年，各大汽車公司才會大規(guī)模生產(chǎn)出氫能汽車。
目前氫能商業(yè)化利用存在的主要技術(shù)問題，首先是要開發(fā)廉價(jià)的制氫技術(shù)。盡管氫氣大量存在于水中，但必須把氫氣從水中分離出來才能利用，而現(xiàn)在的制氫技術(shù)耗能和成本都很高。如果能研制出利用太陽能或風(fēng)能制氫的技術(shù)，那將會減少制氫過程中對常規(guī)能源的消耗，才可能符合環(huán)保的要求；也可以利用石油、天然氣、甲烷及沼氣等含氫化合物制取氫氣，但那會產(chǎn)生二氧化碳等有害氣體，造成環(huán)境污染。另外，還要研究安全、可*的儲存和運(yùn)輸氫氣的方法。研究人員設(shè)想用盡可能多的燃料罐來儲存氫氣，以便一次充氣后能夠發(fā)揮更大的能量，比如說可使汽車跑更長的里程。儲存氫氣時(shí)，要么是通過不銹鋼或者碳素纖維做成的高壓罐儲存氣態(tài)氫氣，要么就得在-253℃的低溫下儲存液態(tài)氫氣。而這兩種方法都有缺點(diǎn)。使用高壓罐儲氣，罐體本身較重，如果將其放置在室內(nèi)或汽車上，人們會產(chǎn)生一種危險(xiǎn)感，因?yàn)楹ε滤ǎ欢簯B(tài)氫氣的能量密度雖然很好，但生產(chǎn)液態(tài)氫氣能耗極大，同時(shí)要制造這種高度絕熱的儲氣罐，還有許多技術(shù)問題有待解決?？蒲腥藛T也曾試圖利用海綿狀金屬或碳素纖維細(xì)管儲存氫氣，但至今結(jié)果不能令人滿意。
在開發(fā)氫燃料電池系統(tǒng)中，目前最大的難題也是如何降低成本，減少其體積和重量，以適應(yīng)汽車、飛機(jī)等高耗能用途，否則因電池過重會增加能耗，提高使用成本，使得氫燃料汽車、飛機(jī)等與使用石油相比缺乏競爭力。
至于使用氫能的安全問題，德國的國會技術(shù)監(jiān)察協(xié)會的專家認(rèn)為，與丙烷、丁烷相比，氫氣是一種很輕而且極易揮發(fā)的氣體，一經(jīng)泄漏便會立即向上稀釋、擴(kuò)散，這正好彌補(bǔ)了它比別的氣體易燃的缺點(diǎn)。因此，就安全的角度而言，氫氣反而具有它的優(yōu)勢。寶馬公司曾對氫氣高壓罐的耐壓性進(jìn)行過一系列的膨脹實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明氫氣汽車和石油汽車同樣 安全。
隨著全社會環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)，對可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識的不斷深入，各國科學(xué)家探索新能源、開發(fā)氫能的研究工作也在逐步加強(qiáng)。如寶馬、大眾、福特、克萊斯勒等汽車公司，以及殼牌石化公司、RWE電能能源公司等，都在積極開展對氫能的技術(shù)研究，他們還聯(lián)合制定了交通經(jīng)濟(jì)能源策略，開展跨國集團(tuán)之間的合作。
