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南方泵業(yè)

氫燃料電池 能否顛覆能源行業(yè)?

   2013-04-19 鋰電世界佚名8410
核心提示:中國電池網(wǎng) 弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)的研究人員已發(fā)現(xiàn)從植物原料中有效提取氫的方法,克服了氫燃料電池技術(shù)中的幾大障礙之一。正是這些障礙導(dǎo)致奧巴馬政府將氫燃料電池技術(shù)擱置一邊。

    鋰電世界  弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)的研究人員已發(fā)現(xiàn)從植物原料中有效提取氫的方法,克服了氫燃料電池技術(shù)中的幾大障礙之一。正是這些障礙導(dǎo)致奧巴馬政府將氫燃料電池技術(shù)擱置一邊。

    “我們認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)會(huì)改變可替代能源行業(yè)的游戲規(guī)則。”弗吉尼亞理工大學(xué)生物系統(tǒng)工程系副教授珀西瓦爾.張(Y.H. Percival Zhang)表示。張帶領(lǐng)弗吉尼亞理工大學(xué)的一支團(tuán)隊(duì)開發(fā)了從木糖中制備大量氫氣的方法。木糖是一種廣泛存在于自然界中的單糖,植物細(xì)胞壁的30%由其構(gòu)成。

    傳統(tǒng)上,氫通過對天然氣的汽化重整來制取,這一過程會(huì)浪費(fèi)掉儲(chǔ)存于天然氣中的一部分能量,同時(shí)釋放出大量的二氧化碳。2009年在接受《麻省理工科技評論》(MIT Technological Review)雜志采訪時(shí),美國能源部長朱棣文曾表示,汽車行業(yè)氫燃料電池技術(shù)面臨的四大障礙中,氫的傳統(tǒng)來源是第一個(gè)障礙:

    “我一直對它持某種懷疑態(tài)度,因?yàn)槟壳拔覀冎饕獜奶烊粴獾闹卣蝎@取氫。這并不是一個(gè)理想的來源。你會(huì)浪費(fèi)掉天然氣中的一部分能量,而天然氣是一種非常寶貴的燃料?!?/P>

    朱棣文剛剛將燃料電池汽車的開發(fā)預(yù)算從2.5億美元削減至7,000萬美元,他認(rèn)為由電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車能比預(yù)期更快地達(dá)到奧巴馬政府提出的“能與每加侖燃料行駛45甚至50英里的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車競爭的20,000美元個(gè)人汽車”的目標(biāo)。

    在氫燃料電池技術(shù)方面,人們對奧巴馬提名接替朱棣文的埃內(nèi)斯特.莫尼茲(Ernest Moniz)所知甚少。但他2004年在麻省理工學(xué)院出席一個(gè)活動(dòng)時(shí)表達(dá)了類似的看法:“考慮到安全以及環(huán)境問題,我們無法承受將關(guān)注重點(diǎn)放在這一方向?!彼谡劦綒淙剂想姵丶夹g(shù)時(shí)說道。

    在弗吉尼亞理工大學(xué),張一直在研究利用酶從植物生物質(zhì)中提取氫的方法。最近一期的Angewandte Chemie報(bào)告說,當(dāng)該團(tuán)隊(duì)將木糖放入含有13種酶的混合液體中時(shí),他們在低溫條件下得到了氫氣,這是一個(gè)突破:

    “為了產(chǎn)生氫氣,弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家們從原生微生物中分離出多種酶,制成無法在自然界中獲取的特制的多酶混合液。這些酶在與木糖和一種多磷酸鹽結(jié)合時(shí),會(huì)從木糖中釋放出氫氣,產(chǎn)量之大前所未有……木糖中所含的能量分解了水分子,生產(chǎn)出高純度的氫氣,可直接用于質(zhì)子交換膜燃料電池。更具吸引力的是,這一反應(yīng)可在較低溫度下發(fā)生,產(chǎn)生的氫能比木糖和多磷酸鹽中儲(chǔ)存的化學(xué)能還要高。該結(jié)果的能效超過了100%——是一種凈能量增益。這意味著低溫下浪費(fèi)的熱能首次可用于生產(chǎn)高能量的氫氣。

    ——弗吉尼亞理工大學(xué)

    根據(jù)弗吉尼亞理工大學(xué)的報(bào)告,張的發(fā)現(xiàn)得到了喬納森.米倫茨(Jonathan R. Mielenz)的認(rèn)可,他是橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)生物科學(xué)部的小組領(lǐng)導(dǎo)。

    “這一令人興奮的發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵之處在于張使用了植物中分布第二廣泛的糖制取氫氣?!泵讉惔母嬖V弗吉尼亞理工大學(xué)。“這使氫的制取具有重要的額外好處,它降低了從生物質(zhì)中制氫的整體成本。”

    米倫茨預(yù)計(jì)張的工藝能在3年后發(fā)展成為價(jià)值達(dá)1,000億美元的制氫市場。即使這一預(yù)測能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),朱棣文還提到了氫燃料電池技術(shù)面臨的另外三個(gè)障礙:

    “其它的問題是,在運(yùn)輸方面,我們還沒找到理想的儲(chǔ)存辦法。壓縮氫氣是目前最好的辦法,[但它需要]占用非常大的容積。我們還沒想出如何儲(chǔ)存高濃度的氫。還有什么?氫燃料電池還未發(fā)展成熟,輸送氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施也不足。因此你必須馬上同時(shí)解決四個(gè)問題。因此,它看起來始終象是一個(gè)遙遠(yuǎn)的未來。如要推廣氫燃料電池的使用,你需要取得四項(xiàng)重大的技術(shù)突破。這讓氫燃料電池的推廣無法實(shí)現(xiàn)?!?/P>

    雖然削減了氫燃料電池項(xiàng)目的費(fèi)用,能源部在攻克這些障礙方面仍取得了一些進(jìn)展。例如,它最近發(fā)布了一份關(guān)于運(yùn)輸氫氣的可行性報(bào)告,辦法是將氫氣混入現(xiàn)有的天然氣管道設(shè)施中。

    “在更長久的未來,在上游注入氫氣然后在下游提取氫氣以供燃料電池電動(dòng)汽車或固定式燃料電池使用時(shí),混和可能會(huì)為氫氣的運(yùn)送提供經(jīng)濟(jì)的方式?!痹搱?bào)告總結(jié)說。

 
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