不要告诉我,连“汽油”能喝这个事你都不知道

百家 作者:快公司FastCompany 2017-06-14 04:00:47 阅读:265

在中国,如果你想买一辆电动汽车,你有十几种选择——毕竟,电动车越来越流行了。


但如果你想买一辆燃料电池汽车,你只有3个选择:本田Clarity、丰田Mirai和现代ix35——嗯,如果你决心买,有可能把自己变成异类。


现在,更多选择即将面世——这项实验室的新发现将燃料电池汽车的普及变为可能。


科学家们近日发现了一种快速从水中分离氢气的方法,虽然该技术尚未成熟,但在可以预见的将来,清洁能源代替化石能源,氢气代替汽油,汽车只需要水就能跑起来,正如某首富创作的流行语:梦想还是要有的,万一实现了呢?




燃料电池汽车以氢气为动力,众所周知,制氢是一个难题。


传统的制氢法(目前一般出售给各厂家,从金属精炼厂到人造黄油厂)始于化石燃料。


加热煤或天然气就能获取氢气——但这会造成碳污染,完全谈不上是清洁能源。另一种选择是通过电解作用分解水分子,从而获得氢气。


这是一道零污染的洁净生产工艺,但需消耗大量能源(况且发电的原料还是煤炭,也谈不上有多么清洁),最后产出的氢气价格高昂。


铂等催化剂能够加速反应,帮助节约能源,但铂作为稀有金属本身也价格不菲。


休斯顿大学的物理学家发现了提高制氢气效率的低成本方式。他们使用的催化剂来源于廉价的镍,取代了今天所用的稀有金属,促使其中一部分反应顺畅进行。如果最终用于生产,氢燃料的成本将大大降低。


(氢气是化学元素里最容易燃烧和扩散的)


燃料的成本是燃料电池汽车所面临的障碍之一。


“归根结底,降低制造氢气的成本是一项巨大的挑战。”电力研究院(Electric Power Research Institute)——曾详细研究此技术的非营利组织——的能源利用总监马克·杜瓦尔(Mark Duvall)说道。


根据一小部分加油站的抽样调查,2017年4月,与一加仑汽油能量相当的氢气罐氢气平均成本是14.10美元。


对消费者而言,这一成本还要取决于生产氢气以外的因素,比如压缩气体、运输气体和建造新加油站的成本。


但如果这种新催化剂被应用到水制氢工艺之中,经过进一步开发,它最终可能将制造成本降低到化石燃料制氢的水平上,并降低加油泵加油的总成本。


“基本上,整个研究就是为环保的水制氢工艺寻找成本低廉的新催化剂。”休斯顿大学物理学教授任志锋(Zhifeng Ren)说道。任教授也参与撰写了一篇关于这项技术的新论文。


一般来讲,燃料电池汽车的效率远不及电池电动汽车。


如果你使用太阳能电池板给电池充电,整个过程的效率能达到85%。


使用燃料电池需要更多道工序——电解水制氢、压缩气体、在燃料中运行氢气——每一步都降低了整个系统的效率(大概是30-40%),并且提高了成本。


新的制氢法能够降低制氢的成本,但这项技术的其他方面也必须得到优化,才能让燃料电池汽车足以和电动汽车抗衡。


“新的催化剂很不错。”斯坦福大学Precourt能源研究所的联席主任莎莉·本森(Sally Benson)说道。“但放在轻型运输工具上,我非常怀疑它是否足以使燃料电池汽车变得比电池电动汽车更具吸引力。”


前方的挑战不少,其中包括生产此类汽车的成本。


“我不太理解氢燃料电池汽车怎么就比电动汽车便宜了,燃料电池汽车本质上就是电动汽车呀。”杜瓦尔说道。“只不过是用混合动力汽车里常见的小型大功率电池代替了大型电池。它就是复杂一点的电动汽车罢了。”


燃料电池汽车的基础设施仍有待建设。我们很容易在路上找到一个一个的加油站,但是加氢气的地方,还是挺罕见的。


但杜瓦尔相信,燃料电池汽车将以更大规模进入市场(汽车制造商也是如此,其中不少厂家正在同时开发电动汽车和新燃料电池模式,)“我认为这两种技术最终都是可行的。”杜瓦尔说道。“只是发展阶段不同。”


燃料电池汽车拥有一个显著的优势:“加油很快,而充电比较慢。”一辆装了1/4箱氢气的丰田Mirai要充满只需要6秒多一点,与燃油汽车相比只多了少许时间。


对于长途运输的卡车而言,这项技术可能颇具吸引力,毕竟换电池不太实际。


“这些技术难题最终能否得到解决,我抱持审慎乐观的态度。”杜瓦尔说道。“有不少优秀人才和企业正致力于这方面的研究。”休斯顿大学的研究人员或能提供一项解决方案,推动这项技术的规模化。


“我正在计划实施大规模测试,如果取得成功,我们将建立一家小型初企,利用我们开发的这项技术制造氢气。”任教授说道。


文 | Adele Peters

图 |  fastcompany&网络

编辑 | 郭江涛 子涵 伟哥



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