用液态氢代替液态天然气,直接烧氢气岂不是比做成氢燃料简单?为何非要氢燃料电池?
作为汽车新能源的应用行业,目前比较火爆的是氢燃料电池汽车,很多大的投资都进入了这个行业。氢气可像天然气那样直接用于发动机,它燃烧后生成水,不排放CO、HC、CO2,是非常干净的燃料。
1.氢气用作汽车能源的主要优点
(1)来源非常丰富。氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。氢可由水电解而成,水的资源极其丰富。也可以以天然气、煤、硫化氢为原料制取。
(2)污染很少。
(3)热效率高。
2.氢气用作汽车能源的主要问题
(1)成本高。地球上氢气储量固然丰富,但以目前的技术,制取氢的成本太高。
(2)储带不便。氢气在汽车上的储带十分不便。
(3)动力性较差。
氢气作为汽车燃料是合理的,它的前景取决于制氢方法、携带技术有无突破性进展。氢气还是燃料电池的燃料。
这就涉及到氢的理化性质方面。
常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味且难容于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即在0℃时,一个标准大气压下,氢气的密度为0.0899 g/L。氢气是密度最小的气体。空气平均密度为29,而氢气只有2。氢气会上浮到高层大气,在高压环境下,氢气会自燃。因此在自然界空气中存在氢气是很困难的。
既然有这么好的燃料,自然界又很少存在,用什么办法来获取呢?
工业上一般从天然气或水煤气制氢气,而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中,造成“氢脆”现象,使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐尔合金),设计也更加复杂。2018年2月,中国实现氢气的低温制备和存储,荣获科技部2017年度中国科学十大进展。
氢气的储存:由于氢气是一种易燃易爆的气体,难液化,储存和运输不方便也不安全。如何储存氢气是氢能源开发研究的又一关键问题。目前,人们发现某些金属合金如Ti—Fe、Ti—Mn、La—Ni等具有储氢功能。其中La—Ni合金在常温、0.152MPa下就能放出氢气,已用于氢能汽车和燃料电池中氢气的储存,新型储氢型合金材料的研制和实际应用对氢能源开发具有重要意义。
基于多种因素的考虑,现在暂时不用氢气做燃料,不过相信在不远的将来,会克服种种难题,找到解决的办法。