氢燃料危险吗?

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1937年5月6日,兴登堡号在新泽西州莱克赫斯特发生爆炸。
法新社/盖蒂图片社

1937年5月6日,当兴登堡号飞艇接近它在新泽西州莱克赫斯特的码头时软式小型飞船将乘客甲板悬挂在空中的燃料充满了氢气。这种元素是宇宙中最简单也是最丰富的元素,它有一个质子和一个围绕它旋转的电子。氢也是原子中最轻的元素。当氧气和点火源被引入时,它可以产生巨大的能量。当兴登堡号爆炸时,世界见证了氢的力量。

5月的那个晚上,兴登堡号靠泊时,飞船的外层暴露在静电火花中。在几秒钟内火焰撕裂了飞艇,把它变成了一团火焰和扭曲的金属。36人在这场灾难中丧生。国家档案馆].兴登堡号燃烧的速度和公众对氢的看法一样快。在灾难发生后的几十年里,人们对氢持怀疑态度,甚至是警惕。一个关于元素的“氢恐惧因素”[来源:爱德华兹].

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今天,随着人们对可能全球石油供应减少能源研究人员正在重新考虑将氢作为一种能源来源燃料.它当然有巨大的前景:氢气排放很少或不排放温室气体(GHGs)。它的主要副产品是蒸汽和热量。按重量计算,氢的能量输出是所有燃料中最高的[来源:CECA]。而且储量丰富;产生氢气的来源有很多种,从天然气到水本身。

但问题仍然存在:氢燃料对我们的汽车来说是安全的能源吗?18新利最新登入氢怎么能用作燃料呢?下一页有一个快速入门。

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氢燃料电池的挑战

一项由澳大利亚新南威尔士大学首创的从水中提取氢的技术于2005年被展示出来。该方法使用太阳能为反应提供燃料。"width=
一项由澳大利亚新南威尔士大学首创的从水中提取氢的技术于2005年被展示出来。该方法使用太阳能为反应提供燃料。
伊恩沃尔迪/盖蒂图片社

氢实际上并不是一种能源,而是一种能量载体(来源:盲肠)。氢携带产生时产生的能量。它类似于我们不能燃烧电(电是一种能量载体),但是可以通过燃烧像天然气或石油这样的能源来发电。然后电力将这些能量传输到其他地方,比如你家里的插座。

粗略地说,这意味着能量载体必须被赋予携带的能量。所以我们必须创造能量来制造氢。这比获取主要燃料来源石油的传统方法容易得多。获取石油需要钻井变成储备,从地下开采,精炼然后把它送到加油站。通过使用氢作为燃料来源,基本上我们可以生产我们自己的燃料,消除所有这些步骤——也许还可以消除石油引起的地缘政治冲突。

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氢的产生过程被称为改革.当然,我们可以通过燃烧天然气或其他碳基燃料来产生氢气作为能量转移的手段。事实上,甲烷重整(通过燃烧天然气从碳氢化合物中分离氢)是目前最可行的生产氢燃料的方法。但通过这种方法,就温室气体排放而言,我们又回到了起点。虽然从氢转移能量的过程将是一个清洁的过程,但制造氢的过程仍然会燃烧化石燃料并排放温室气体。

正如有更清洁的发电方式(如水力发电),氢气也可以通过清洁的方式产生太阳能发电——甚至是通过吃藻类并产生氢气作为废物的微生物[来源:NREL]。研究人员正在评估这些方法,认为它们是不燃烧化石燃料生产氢气的可靠方法。其他人正在寻找使用这种产生的氢气为汽车提供动力的最佳方法。

汽车工程师设计了燃料电池.这些燃料电池产生的电力为你的汽车提供动力电化学转换.纯化学元素氢被分解成质子和电子,这一过程产生了电。当它与氧气混合时,这个过程的副产物就是水。由于燃料电池本身无法产生足够的电力来驱动汽车,所以必须将电池组合在一起才能产生燃料电池堆【来源:燃料Economy.gov].不过,一旦你把几个堆栈放在一起,你的汽车就可以快速前进。

然而,还有一个大问题:在汽车上储存氢气。18新利最新登入一些方法已经在使用。氢可以以高压气体或极冷液体的形式储存,比如低温氢。这种方法适用于在燃油泵上储存氢气,但不适用于在汽车中携带燃料。低温液氢将需要一个额外的机载系统来保持燃料的低温。这将增加重量,从而影响车辆的能源效率。

研究人员仍在研究储存和开发氢作为燃料来源的最佳方法。这项研究的一部分包括消除公众对氢燃料的恐惧。科学或许能够破解氢燃料的难题,但如果司机们仍然想象自己在一场小车祸后被白热的火球活活烧死,那么谁还会买氢燃料汽车呢?也许下一页会减轻你的忧虑。

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氢燃料安全

福特氢燃料电池电动汽车的发动机。这辆车曾在2005年全国氢能协会的全国会议上展出。"width=
福特氢燃料电池电动汽车的发动机。这辆车曾在2005年全国氢能协会的全国会议上展出。
乔做出盖蒂图片社

在许多情况下,氢比我们目前用来驱动汽车的燃料更安全。碳基燃料倾向于以液体的形式扩散(如果你曾经泄漏过,你就会很清楚这一点汽油在加油站的你自己身上)。当它燃烧时,传统燃料会产生热灰,产生辐射热。氢不是这样的。纯氢不燃烧碳,不产生热灰,辐射热很少[来源:RMI]。更重要的是,当氢气泄漏时,它会迅速上升到大气中,所以它燃烧的时间更少[来源:普林斯顿大学].

兴登堡号怎么样?氢燃料的支持者和反对者都抓住了这个命运多舛的问题不放软式小型飞船在他们的辩论中。虽然反对者认为这是一个警示故事,但支持者认为这是氢的免责。

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虽然兴登堡号上的氢气确实是燃烧以不可思议的力量,造成这场灾难的不是氢气,而是铝粉。来反映阳光在美国,兴登堡的皮肤被这种粉末覆盖,一种相当于火箭燃料的形式[来源:RMI]。而构成飞艇皮肤的棉织物是用高度易燃的醋酸盐防水的[来源:美国广播公司].氢的支持者还指出,兴登堡号灾难中的火焰向上燃烧而不是向外燃烧,因为氢元素很轻。这使得下面的乘客相对不受火焰的影响。兴登堡号的36名遇难者中,有35人是乘客从飞艇上跳下去造成的;所有留在船上的人都幸存了[来源:RMI]。

氢燃料储存所面临的挑战是,要想办法制造出一种储存罐,而不会成为未来几代人对氢的警示。换句话说,什么才是防止氢气在车祸中爆炸的最佳储存罐呢?

坦克是一种可能。它们足够坚固,可以作为汽车氢气的可靠载体。如果真的发生事故,钢罐很可能能够承受冲击而不会被击穿或破裂。然而,钢的一个问题是,氢太轻了,因此密度小于汽油18新利最新登入。任何装有加压氢燃料的油箱都必须比你车上的传统油箱大得多。钢罐会很重,降低能源效率。

复合材料似乎比钢铁更有前途。由聚乙烯制成的油箱很轻,可以按照汽车的形状进行设计——吸收撞击产生的能量,将燃料箱变成灰尘,表面上安全地将氢气释放到大气中[来源:普林斯顿大学].

氢最终可能被储存在可以储存氢元素并在需要时释放氢的材料中。一些金属,比如金属氢化物它们可以在其组成结构内捕获氢分子。在这里,氢被安全储存,并在金属加热时释放出来。使这项技术更具吸引力的是,从金属罐中释放氢分子所需的热量可能来自氢燃料电池产生的废热[来源:美国能源部].

“氢恐惧因素”似乎并没有阻止人们继续研究它作为燃料来源的可行性。如果世界上的石油真的要耗尽了,我们可能不得不把这些担忧一劳永逸地放在一边。

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更多优质链接

  • 彼得·爱德华兹著。“我们对氢燃料站的恐惧。”《纽约时报》。2008年4月21日http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
  • Kruszelnicki, Karl S。“兴登堡和氢气。”澳大利亚广播公司,2004年。http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
  • 墨菲,基督徒。“区分能源来源和载体。”美国消费者能源委员会。2003年7月30日。http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
  • “燃料电池汽车。”加州能源委员会。http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
  • “燃料存储。”Princton大学。http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
  • “18新利最新登入工作原理:PEM燃料电池。”燃料Economy.gov。http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
  • “氢的事实。”美国消费者能源委员会,2003年。http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
  • “氢气生产和输送。”国家可再生能源实验室。2007年6月1日。http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_delivery.html
  • “氢危险吗?”落基山研究所。http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
  • “金属氢化物。”美国能源部。二六年十一月六日。http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
  • 地狱场景:赫伯·莫里森——兴登堡灾难,1937年国家档案馆。http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5
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