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构建环保氢社会 各国争相入伙
在自然界中,基本没有单独存在的氢元素,它主要以碳化氢及水等化合物的形式存在。因此,找到向这些化合物施加能量以转换出氢的方法成为关键。
在欧洲,利用剩余电力电解水生成氢的做法成为主流。丹麦罗兰岛便尝试利用风力发电和太阳能发电的剩余电力电解水制造氢,然后将氢储藏在氢气罐中。当电力供应不足时,这些被储藏起来的氢便有了用武之地——让燃料电池发电。
利用太阳能发电的电力制造氢的尝试在法国同样盛行。据海外媒体披露,法国科西嘉岛的“MYRET平台项目”正在开展实验,利用太阳能发电系统的剩余电力对水进行电解来制造氢,在电力需求达到高峰时,利用燃料电池进行发电。
德国Greenpeace等能源公司则将目光转向风力发电的剩余电力电解水生成氢,然后提供给现有的燃气管道网络,从而削减氮氧化物等有害物质的排放。把利用风力发电剩余电力生成的氢用于热电联产的项目也已经启动。位于德国勃兰登堡州普伦茨劳的风力发电公司Enertrag从2011年10月开始把风力发电的电力并入电网。
除了上述这些来自大自然的能源,日本蓝色能源公司自主开发出了高效生物质气化设备。该设备可以使木质片材高效实现气化,利用产生的一氧化碳和甲烷气等混合气体,制造高纯度氢。
托马斯.摩尔则注意到了树叶。他和他在美国亚利桑那州立大学的科学家团队制造除了一种仿真树叶,通过模仿植物的光合作用,这种叶子可以利用阳光将水分解成氢和氧。一开始,他们造出的叶子并不理想,但随后他们注意到反应流程中的一个反应步骤拖慢了整个流程,于是科学家们决定仿照自然界里的中间反应,朝着制造出可循环的燃料更进一步。
无论是政府层面还是企业层面,这种变化都在发生。伦敦氢网络扩张(LHNE)项目便获得了来自英国政府的部分资金由英国技术战略委员会赞助,这一项目旨在把新的氢燃料站提供给公众。
而包括沃尔玛在内的许多期望降低成本和碳排放量的世界500强公司,已经购买了Plug公司的燃料电池产品GenDrive,以替换现有的液压搬运车,并在他们的仓库和配送中心使用。
博弈碳减排 汽车业成主战场
环保是氢燃料的优点之一。通过分离氢气中的电子,产生电流,氢燃料电池可以安静并且在接近零碳排放的状态下发电。这对于碳排放“大户”——汽车业而言,是一大福音。燃料电池车的尾气管仅排放少量水蒸汽,美国能源部曾指出,燃料电池车排放的温室气体比汽油车低三到五成。
在美国加州,氢燃料汽车正迅速聚集,在“监管”压力之下,多家汽车厂商都准备推出采用氢燃料电池而非汽油发动机的零排放汽车。韩国的现代汽车、日本的丰田汽车公司和本田汽车公司都跃跃欲试。
加州政府制定了一项严格的计划:到2025年,主要汽车厂商新售汽车的22%必须为零排放汽车或插电混合动力汽车。其法规要求汽车生产商通过出售电动汽车或燃料电池汽车来满足这个要求。加州空气资源委员会预计,到2018年,该地区将有5万辆电动车或是氢燃料车。
只需要10分钟的时间,一辆燃料电池巴士就可以加满能量,而行驶距离则可以高达320至390公里。这种理想的行驶方式在美国旧金山近郊成为现实。据外媒披露,到2016年,这种巴士的数量有望从目前的12辆增加到40辆。
燃料电池车自身所具备的优势也成为各大车企争相抢夺这一市场的动力。这种车辆依靠促使氧和氢发生化学反应产生的电力来驱动马达。相比纯电动汽车,燃料电池车的燃料补给时间更短,但行驶距离更长。
韩国现代汽车计划在2016年推出首款以电池为动力的电动车,为了应对美国等市场日趋严格的排放规则,该公司倾向于把氢燃料电池汽车作为下一代汽车的选择。丰田曾推出HyGrid的构想,具体方法是使用剩余电力,对水进行电解制造氢,然后将这些氢液化,存储在氢罐中。这将帮助大幅拉低成本。
日产.雷诺联盟、德国戴姆勒以及美国福特则宣布联手开发燃料电池车,计划最早于2017年推出量产车。日本、欧洲及美国三大经济体的汽车巨头联姻,令车企在这一市场的争夺战白热化。三者希望通过共同开发来削减成本并掌握燃料电池车价格方面的话语权,此外也计划在加氢设施建设以及氢气充填规格等基础设施层面携手合作。
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