最近,氫能源汽車乘著政策的東風(fēng)開始搶奪起電動(dòng)汽車的熱度;這一現(xiàn)象像極了最初電動(dòng)汽車出現(xiàn)在市場(chǎng)中那時(shí),各路人馬對(duì)此褒貶不一,并對(duì)其展開了激烈的辯論。
其中贊成的一方表示“氫能源才是真正意義上的新能源,而且燃燒幾乎不產(chǎn)生污染物?!狈磳?duì)的一方則表示“汽車?yán)鴼錃饩偷扔诶粋€(gè)大炸彈,危險(xiǎn)系數(shù)太高不合理?!彪p方的觀點(diǎn)乍一看起來(lái)都顯得有理有據(jù),好像都有一定的道理;但若是細(xì)細(xì)分析一下,就會(huì)發(fā)現(xiàn)雙方的觀點(diǎn)都有一些認(rèn)知不徹底的地方。
氫能源的使用過(guò)程的確“清潔”,但是生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)重依賴化石能源
毋庸置疑的是,氫能源汽車在使用過(guò)程中幾乎不會(huì)釋放任何有害物質(zhì);不過(guò)首先要了解的是:當(dāng)前流行的氫能源汽車驅(qū)動(dòng)方式并不是類似于內(nèi)燃機(jī)那般燃燒氫氣獲得能量,而是通過(guò)“燃料電池”來(lái)將氫氣和氧氣結(jié)合,這是一種化學(xué)反應(yīng),在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電力、水和熱能,這種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化效率比氫氣單純?nèi)紵男室叱?-3倍;而且反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料除了微量的二氧化碳和氮氧化物外,主要是水,這也就是為何大部分人們一致認(rèn)為“氫能源”才是清潔能源的最佳代表。
【圖為大型工業(yè)制氫廠,有“能耗大戶”的稱呼】
不過(guò)不能忽視的是氫氣的制取過(guò)程,由于燃料電池反應(yīng)所需的氫氣對(duì)純度要求很高,目前主流的工業(yè)制氫如水煤氣制氫、石油天然氣制氫等方法制出的氫氣純度很難滿足要求。而最合適的制氫方法便是通過(guò)電解水制氫,且不說(shuō)現(xiàn)在電解水制氫的催化劑多為昂貴的貴金屬鉑基化合物,就說(shuō)現(xiàn)在電解水制氫所需要的巨量電能。
眾所周知,目前即便是從全世界范圍來(lái)看,火電也是最主要的電力來(lái)源;在2018年全球26.672萬(wàn)億千瓦時(shí)的總發(fā)電量中,火電的占比為64%;而我們中國(guó)火電的發(fā)電量占比更是達(dá)到了73.5%。所以若是在目前這種電力來(lái)源結(jié)構(gòu)下,推行氫能源發(fā)展,雖然會(huì)在終端減輕不少污染;在制氫過(guò)程中的電力二次損耗將會(huì)在導(dǎo)致電力負(fù)荷快速上升的同時(shí)導(dǎo)致更多的環(huán)境問題。
【圖為日本豐田制氫工廠示意圖,采用了部分清潔電力】
所以,氫能源即便是“使用中”的清潔能源,但是目前“不清潔”的電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)卻使它顯得并不是那么清潔。只有在我國(guó)的其他可再生發(fā)電模式(風(fēng)能發(fā)電、水力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、潮汐發(fā)電)進(jìn)一步發(fā)展之后,氫能源才稱得上是真正的“0”污染能源。
氫能源儲(chǔ)存方式多種多樣,并不都是高危型儲(chǔ)存
對(duì)氫能源的安全性報(bào)以懷疑態(tài)度的人們,他們的想法也并不是錯(cuò)誤,我們?nèi)粘K姷膬?chǔ)氫方式的確多為高壓罐儲(chǔ)存。而又由于氫氣的密度較小,儲(chǔ)氫效率很難提高,想要在汽車這個(gè)有限的空間內(nèi)儲(chǔ)存能讓車輛續(xù)航數(shù)百公里所需的氫氣,只能通過(guò)超高壓氣罐才能實(shí)現(xiàn)。譬如豐田現(xiàn)售的MIRAI氫能源車型上部署的就是兩個(gè)700的大氣壓的高壓氫氣罐。
也就是豐田運(yùn)用的高壓儲(chǔ)氫方式,讓人們氫能源的推廣產(chǎn)生了不可避免的擔(dān)心。畢竟在事故中,只要車速超過(guò)了60km/h車身鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生形變,而萬(wàn)一碰撞中高壓氫氣罐發(fā)生破損,遇到電火花后不就會(huì)變成一顆小型炸彈?這種顧慮并沒有錯(cuò),如果是普通的壓力罐受到破損后遇到明火,自然會(huì)變成一個(gè)威力不小的炸彈;但是目前氫燃料汽車用的氫壓力罐卻是不同。
依舊是以豐田的量產(chǎn)氫能源汽車MIRAI為例,在測(cè)試中80km的撞擊中,即便是車體發(fā)生了眼中的形變,但是罐體并沒有損傷,這是因?yàn)檫@種車載高壓氣罐的主體部分沒有金屬,主要材料為樹脂、碳帶和玻璃纖維,耐壓性有了充足的保障。
估計(jì)有人會(huì)問,即便不怕這種程度的碰撞,萬(wàn)一車輛著火呢?這種材質(zhì)的氣罐豈不是一燒就炸?首先長(zhǎng)時(shí)間的加熱即便罐體阻燃,內(nèi)部氫氣受熱膨脹肯定也會(huì)撐破罐體。所以此類罐體都會(huì)設(shè)置一種叫做“易熔塞”的閥門,一旦達(dá)到限定溫度,易熔塞就會(huì)融化將罐內(nèi)的氫氣釋放而出。
不過(guò)也不用擔(dān)心火焰會(huì)順著氣流進(jìn)入罐體引發(fā)爆炸,或者說(shuō)噴出的氫氣會(huì)加大火勢(shì)。易熔閥是是一種止逆閥式,火焰并不能逆向進(jìn)入氣罐里。另外氫氣會(huì)向汽車的右斜后方向外排出,而且速度會(huì)受到控制,不會(huì)發(fā)生爆燃事件,更會(huì)像一個(gè)大型打火機(jī)的燃燒效果。
況且,目前還有另外一種儲(chǔ)氫方式正在向量產(chǎn)的道路上進(jìn)發(fā),這是一種金屬儲(chǔ)氫法,利用某些特定的金屬在一定的溫度和壓力下市它們和氫氣結(jié)合產(chǎn)生金屬氫化物,而在另一特定溫度下這些金屬氫化物又會(huì)發(fā)生逆向反應(yīng)重新生成氫氣。這種儲(chǔ)氫方法相當(dāng)?shù)母咝?,一單位體積的儲(chǔ)氫金屬,最少可吸收1300倍體積的氫氣,切生成的金屬氫化物的穩(wěn)定性也相當(dāng)高,可以說(shuō)是未來(lái)最可能成為主流的小型儲(chǔ)氫方法。
不過(guò)目前由于材料的限制,這種儲(chǔ)氫方式的成本還比較高,只能在一些高端裝備上得以運(yùn)用;不過(guò)據(jù)最新消息我國(guó)研制的含鈰量較少的富鑭混合稀土儲(chǔ)氫合金MlNi5已經(jīng)解決的成本過(guò)高的問題,而其他國(guó)家也傳出了不少替代金屬的解決方案,所以此儲(chǔ)氫方案的前景相當(dāng)宏大。
而除了金屬儲(chǔ)氫之外,還有諸多從原理上更能讓人信服的儲(chǔ)氫方法,譬如玻璃微球儲(chǔ)氫、吸附儲(chǔ)氫、有機(jī)化合物儲(chǔ)氫等儲(chǔ)氫方式正在研發(fā)之中。所以說(shuō)未來(lái)的氫能源汽車的安全性有可能會(huì)比現(xiàn)在的燃油汽車更加高,“背著炸彈”這種擔(dān)心并不實(shí)際。
氫能源從本質(zhì)上來(lái)講是一種健康的無(wú)后續(xù)污染的優(yōu)質(zhì)能源,而它從使用反應(yīng)過(guò)程中來(lái)看又可以說(shuō)是一種“取之不盡,用之不竭”的可再生資源,它會(huì)成為未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)人類的主要能源是一種可以想象的結(jié)果。
只是目前受到制取和儲(chǔ)存的種種技術(shù)限制,讓它還不能勝任這個(gè)角色,但是路都是人走出來(lái)的,有嘗試才能有進(jìn)步,我們?yōu)楹尾荒鼙е押玫膽B(tài)度去看待這個(gè)新生事物呢?不過(guò),部分媒體的失實(shí)報(bào)道的確很讓人糟心,也會(huì)讓很多不了解這一行業(yè)的群眾產(chǎn)生抗拒心理,不過(guò)真理之所以叫真理,是因?yàn)闊o(wú)論如何它都會(huì)實(shí)現(xiàn),而美好的世界也一定會(huì)實(shí)現(xiàn),讓我們更耐心一些,去期待新技術(shù)給我們生活帶來(lái)的轉(zhuǎn)變。
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