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所谓的燃料电池是一种将物质中的化学能直接转化为电能的装置。比如氢燃料电池,当然这只是其中一种,除此以外还有其他的化学物质能够进行燃料转变。
氢能产业之所以能成为中国能源战略布局的重要组成部分,成为百姓生活中燃料电池的代名词,只因为它具备以下几个优点:
化学物质反应后的唯一副产品是水,没有其他污染物,特别是温室气体。
21世纪的今天即便人们使用燃油汽油其实对空气的污染并不算大,问题的关键就在于温室气体的排放至今还是无法得解决。根据碳排放法规,汽车公司只能通过引进低能耗燃料汽车、混合动力汽车或电动汽车来减少温室气体排放。
全球20%的能源消耗来自于其他,其他的均为化石能源,本质上也就决定了能源消耗影响碳排放量。所以当发现氢燃料电池在燃烧时并没有产生二氧化碳等温室气体时,便计划着大规模大范围的地进行推广。
储运都很方便。
普通人倾向于认为运输和储存成型的东西是很好的,因为他们缺乏专门的设备。事实上,对于能源来说,如果是气态的,那就太好了。
因为只要输气管道一次建成,批量运输的问题就能完美解决,运输过程中不需要消耗太多额外的能量,损耗也更少。比如煤炭在运输过程中被老乡扒走,装卸车时掉了,都是损失。而且煤炭价格的30%-50%是物流成本。这样很不划算。
如果中国能源是气体进行形式的,储藏也会更方便。高压让它浓缩,体积能瞬间可以缩小到我们原来的几百分之一。而且,同样生活质量的氢气,热值是汽柴油的三倍多。热值,反应的就是它作为一种燃料通过燃烧时释放的能量。
氢气不易爆炸。
仁者见仁,智者见智。因为大多数人在中学时期的化学教学实验里为数不多的几个部分燃烧的实验中,就有氢气和氧气的燃烧这一部分的学习。如果没有氢气燃烧就不成立,那干嘛还在通过课上做研究实验呢?另外还有就是,氢气球的爆炸也给人留下了我们深刻的学习印象。但事实是这些信息属于误解。
其中最大的误区是,相当一部分人认为氢燃料电池工作的主要过程是电池组中氢气和氧气的燃烧。
此外,氢燃料电池根本不是点燃的,而是电化学过程。稍后我们将更详细地介绍此过程。你只需要记住,驾驶氢燃料电池汽车不是有人在你面前开车,在臀部后面烧氢气炉。氢燃料电池的工作方式与锂电池相同,完全没有起火。记住这一点。
“氢容易燃烧”这个误解是从高中化学实验开始的。但实验课上,氢氧燃烧之所以能烧起来,是因为它同时满足了两个条件:一,浓度足够高;二,点火。
首先,要想让氢气在中国空气中燃烧使用起来,需要不同浓度在4%-75%之间,太低或者没有太高都不会进行燃烧。
其次,即使在这个浓度范围内,当你把它们混合在一起,也很难燃烧。让我们回到高中化学。氢气是如何燃烧的?其实,先点燃酒精灯,然后将氢气管口注入接近酒精灯火焰的位置,再将氢气在空气中燃烧。
酒精灯的外焰,那是四五百摄氏度的高温。如果我们换个工作场景,你把氢气管子插在一个已经非常热的家用烤箱里,别看他们里面已经280-290多摄氏度了,但氢气在那里是不会进行燃烧的,因为环境温度太低了。
谁能说不久前一艘氢制飞艇在空中燃烧?这是关于1937年欣登堡空难。1937年5月6日,欣登堡飞艇在准备降落前32秒被烧毁。但事实上,空难是因为云层的累积电和飞艇帆布摩擦电,先点燃帆布,然后高温再点燃氢气,而不是氢自行点燃。
你想,如果氢气飞艇这么容易起火,三十多年来,它在旅游、巡逻和战争中都不会被广泛使用。