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为什么不研发环保安全的氢化物燃料来驱动汽车?

发布时间:2024-04-21 10:44:31 来源:贝博平台下载链接 作者:贝博官网ballbet

  我们人类常用的储能都是选择体积能量密度较大的,利用有限的空间储存较多的能量,液体和固体的能量密度都是较大的,比如汽油,煤炭等。如下图所示,因为氢气气态的原因,其体积能量密度最小,自然条件下无法利用。需要压缩后存储使用。

  氢原子是最小的原子,氢气分子的直径为0.289纳米,其扩散能力非常强。所以其压缩存储的要求就非常高,通常使用符合材料。

  而现在的技术条件下,这种压缩罐体已经不是什么问题的,最困难的就是薄弱的阀门接口地方,更何况十几年的长期使用下,这种薄弱点更容易被放大,一旦泄露,后果严重。这就要提到下面的问题:

  “氢气的燃烧爆炸极限是4.0%~75.6%(体积浓度),意思是如果氢气在空气中的体积浓度在4.0%~75.6%之间时,遇火源就会爆炸(不是燃烧,燃烧比较稳定,爆炸是不稳定的,无法控制的)。

  在常见的气体中,氢气的燃烧爆炸浓度范围是最宽的。氢气的储存易扩散特性,使得氢气日常使用风险很大。

  想想,我们如果大规模推进氢气汽车,罐体多年使用后,发生泄漏,地下停车场,人员复杂,一颗烟头,爆炸的后果将是多么严重。再加上众多的氢气罐都在一个停车场里。这样的后果是无法想象的。纯电汽车虽然也有自然的风险,但是不会造成多车连锁爆炸的反映,其风险还是可控的。

  所以,我们现如今还没有大规模推进氢气汽车,更多的在露天停放的那种商用车上应用,就是这个原因。

  氨气,燃烧的是氮气和水。也是非常清洁的能源。氨气的爆炸极限范围是15.7%~27.4%,和氢气相比,其强烈刺激性气味极具辨识度,安全得多。并且氨气分子大,存储起来更容易。看起来应该是一个比较好的替代产品。

  对于全世界来讲,“氨”属于大宗基础化工品,具备原料、燃料双重属性,应用场景广泛、当前以生产化肥为主。

  合成氨属于能量密集型产业,是中国乃至全球“碳排最高”的化工产业。氨的生产目前主要是基于拥有一百多年历史的哈伯-博世法,该方法以煤炭、天然气等化石能源为原料,适用于连续、集中化、大体量的合成氨生产。由氢的碳足迹决定,氨的制备可分为灰氨、蓝氨、绿氨三类:

  基于这一成熟的工艺,全球每年合成氨产量为2.5亿吨左右,通常每生产 1 吨氨,释放将近2 吨的二氧化碳。合成氨生产过程中每年约有5亿多吨的二氧化碳排放,约占全 球碳排放总量的1-2%、占化工行业CO2排放的15%-20%。

  合成氨主要是“煤”制合成氨,约占总产能的 75.5%,碳排量巨大,目前合成氨行业已成为中国碳排最高的化工行业。何况,对于我们国家来讲,氨是不够用的,每年有大量的进口需求,没有多余的给新能源车使用。

  刚刚也提到,我们国家“富煤、缺油、少气”的资源现状,因此国内多采用“煤”为原料生产甲醇。但是,目前“二氧化碳加氢”制甲醇反应技术已经逐步成熟,使用绿氢便可以实现真正减碳,此方式生产出来的甲醇被称为绿色甲醇/液态阳光醇。根据测算,当电价低于0.15元/kWh时,绿色甲醇将初步具备竞争力,此时将与煤价800元/吨时的煤制甲醇生产成本基本持平。

  我们发现,这里同样遇到的问题是甲醇“绿不绿”的问题。核心在于“氢”从哪里来。虽然有一些示范性的商业化运营,但是由于尚未解决“绿”的根本问题,所以,也无法大规模铺开。


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