氢能成为未来的燃料吗?

作者:Talal Al-Khatib
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氢燃料会取代化石燃料吗?
Arctic-Images /盖蒂图片社

当谈到寻找可以取代化石燃料的能源时,我们并不缺乏选择。太阳能,风能在美国,乙醇和生物燃料通常是被最广泛引用的替代石油内燃机和燃煤发电厂的竞争者。

但氢是一种很有前途的替代能源。尽管氢作为一种广泛使用的燃料来源来驱动汽车和发电是一个相对较新的概念,以寻求石油的替代品,氢燃料电池实际上比内燃机早20年左右,内燃机发明于19世纪中叶。

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考虑到这项技术的最基本形式已经存在了近150年,为什么它的时代突然到来了?

为什么氢?

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氢燃料是未来的燃料吗?

氢是宇宙中最丰富的元素,所以人类消费者不可能耗尽它的供应。当然有足够的石油资源为了满足目前的全球需求,但许多能源专家预测,世界石油供应将在60年内耗尽,根据Ars Technica的一份报告.它的生产非常简单,只要有合适的设备,整个过程在家里就可以完成。

地球现在正面临着耗尽世界石油供应,甚至接近人口增长所带来的不可避免的石油短缺截至10月底,全球有70亿人口——经济增长不仅会造成严重的能源危机,必须迅速引进可替代能源来源;燃烧这么多燃料也意味着在这个过程中对大气造成了巨大的负担。这甚至还没有考虑从地球上提取原油对环境的潜在影响。

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相比之下,氢气是清洁燃烧。氢发电的唯一副产品是水和热,这两者都可以循环利用。这本质上意味着将能源消耗过程转变为能源生产过程。

然而,氢并不像石油和18新利最新登入天然气那样是一种现成的能源。相反,它是一种储存能量的手段,因为地球上没有足够数量的纯氢来为整个能源经济提供燃料。将氢转化为可用燃料需要能量。氢可以通过电解过程从水中的氧分子中分离出来,也可以通过从化石燃料中的碳氢化合物链中分离出来,这一过程本身会产生温室气体排放,如本文所述文章

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18新利最新登入氢气如何产生可用的电力?

氢燃料电池的工作原理不太像基于石油的内燃机,后者依赖热量和动力来产生能量。

燃料电池是由“阳极、阴极和其他高科技材料的三明治”组成的18新利最新登入HowStuffWorks.com的Ed Grabianowski解释道.液氢燃料进入阳极周围,附着在氢上的电子与原子本身分离。电解质在燃料电池允许氢质子通过,但不允许电子通过。当氢原子到达燃料电池的另一侧,即阴极时,它与氧气结合,产生热量和水蒸气。

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氢的缺点是什么?

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氢的储存成本很高。

除非你碰巧住在加州,因为加州已经在建设基础设施方面采取了一些主动氢燃料在美国,上次你在加油站的时候,你可能从来没有见过给你的车加氢。

另一方面,如果你最近去过汽车经销商,你很有可能看到普通汽油发动机、柴油发动机,甚至可能还有一些混合动力汽车。但是氢动力汽车呢?不太可能。

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这是实施新能源技术的最大障碍之一:能源生产商和分销商需要基础设施来满足他们对燃料的需求。但如果没有基础设施的支持,这种需求就不可能真正存在。这就像“先有鸡还是先有蛋”的问题,但区别在于解决方案可能价值数十亿美元。

氢的另一个显著缺点是,尽管它储量丰富,但氢燃料的储存困难且成本高昂。在正常室温下,氢以气体的形式存在。要使氢变成可以储存、转移并最终用作燃料的液态,需要零下423华氏度(-253摄氏度)的温度。保持氢燃料的低温需要专门的容器,比如照片左边的那个。

最后,氢动力汽车目前过于昂贵,普通消费者难以购买。去年,丰田汽车宣布,到2015年,该汽车制造商打算生产一款成本约为5万美元的氢动力汽车,根据一份报告,目前这类汽车的价格降低了90%彭博新闻社报道.每辆车的生产成本一度高达100万美元。

换句话说,虽然氢燃料前景广阔,能源公司和汽车制造商都对其给予了相当大的关注和投资,但时机尚未成熟。所以,是的,氢可能是未来的燃料来源,但明天,你可能仍然需要用普通的旧汽油来装满你的车。

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