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本帖最后由 晨枫 于 2019-6-11 10:56 编辑 , J# q9 r" D' ?. W1 w& O x
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观网登载了一篇据说是醍醐灌顶的《氢能不是大骗局》的文章,现在找不到了,但别的网站还有。https://www.cnqiang.com/2019/05/50460.shtml
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. {% Z! L% l* {( f9 J! r作者据说是前工程院副院长、战略科学家干勇。必须说,氢能不是大骗局,但照着干文的误导走,真可能弄成大骗局。
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& i/ @0 Y5 l* I o0 O, i氢是可燃的,燃烧产物是水,所以没有污染。氢是可以从电解水或者碳氢化合物裂解中制取的,可算是取之不尽、用之不竭。这些都没错。氢能是未来能源结构的重要组成部分,但作为车用能源,作者身为前工程院副院长,在关键技术和安全问题没有解决之前,就认定和鼓吹这是未来主流能源的方向,这是轻率、武断甚至不负责任的。
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氢能作为未来主流能源,是与电能相比较的。电能可以通过光电、风电、水电、潮汐电等绿色能源产生,但远距离、低损耗的长途输电是一个问题,最大的问题则是储存,到现在为止,还没有理想的解决办法。氢能可以从电解水或者碳氢化合物裂解中制取,但远距离的安全输送和储存的问题更大。
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( ?: G' P6 n: v6 f# l氢能的生命力在于电解水制氢。从碳氢化合物(煤、石油、天然气)制取工业用氢是可以的,但燃料用氢就不合理了。从碳氢制氢不仅过程本身的能耗和损耗问题,还有二氧化碳捕获。有这个功夫,还不如直接使用碳氢燃料,提高燃烧效率、降低排放。) T1 h" G6 n6 ?
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在绿色电能过剩的时候,电解水制氢,把氢作为间接的储能,这是可行的。但电解水是大电流作业,高度危险,不宜分布式运作,应该集中化。这就回到氢的运输和储存了。
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" O5 E7 n& \' N6 N$ Q工业规模的氢储存和运输是有办法的,成本高点,使用规定严格点,只有受过严格训练的人才能接触,等等,安全问题还是能解决的。但干文的重点在于机动的分布式应用,主要是汽车(包括轿车和卡车,首先从卡车开始),这就是不同的概念了。9 x2 O3 X: l/ k% X3 C
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常规的氢储运有高压气态和低温液态。要达到一定的储氢密度,气态储氢的压力很高,国内的典型压力是35MPa,欧美则是更高的70MPa。很多人对这压力可能没有多少概念。1MPa相当于100米水柱。也就是说,35MPa的压力如果储水的话,顶上开一个洞,在理论上可以朝天打出3500米高的水柱,70MPa当然就是7000米高的水柱。实际上,水柱有发散问题,打不到那么高,但意思在那里。如果人在附近的话,针眼般的泄漏就可以把人拦腰斩断,那叫干净利索绝对没商量。
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# z/ ]' p/ f- k3 K( u高压气态的加注也是问题。这可不是加油枪那样朝加油口里一插就完事了,而是需要可靠的闭锁和气密。加氢压力还要高于容器内压力,这和轮胎打气要打到32PSI但压缩机的压力可以达到至少60PSI一样,没点压力差气根本打不进去。加氢的气密挑战比容器本身更大。而且作用汽车上的使用,这要所有人都能安全可靠地使用才行,而不是只有受过专业训练的人才能用。5 V. d# ^- ^! h, d
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干文以氧气枕头为例,说明危险品是可以随着技术进步而不危险的。打火机放在家里,即使泄露也不至于造成危险;汽油桶放在家里,危险性就极大增加。量变导致质变,工程院副院长不会连这个道理也不懂。要含有足够的燃料,“氢桶”必须有足够容积,必须有足够高的压力。液氢还有超低温的问题,碳氢储放氢的技术路线更有自有问题,已有另文叙述,这里不再重复。事实上,100年后,氧气钢瓶依然是危险品,副院长大人用氧气枕头来做例子,但回避了氧气钢瓶,不知道是何居心?
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2 Z/ L" W5 a8 S V8 Q5 E8 ]长途输氢的问题也大。典型长途天然气管道压力在1.4-10.5兆帕,相比之下,液化气钢瓶的最大压力不超过2.1兆帕。同等重量下,氢气的热值比天然气高三倍,但天然气的比重比氢气高8倍,所以要输送同样热值的氢气,需要输送2.7倍的体积,管径不变的话,压力要相应提高。氢气的渗漏性特别高,高压下加剧,长途输送的管道密封、泵站密封是巨大的问题,长期使用后金属管壁的氢脆也难以解决。
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干文还鼓吹氢即使泄漏燃烧,也比普通碳氢燃料更加安全,因为挥发性强,不容易聚集。氢燃烧的时候是无色透明的,除了能看到热浪导致空气的扭曲,看不见氢的火焰。在工业上,在怀疑有氢气泄漏的地方,需要带红外探测仪进入现场,否则等感到热度了就晚了。
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氢气的挥发性强不假,但这是在开放空间。在地下车库等密闭空间,或者氢气的数量太大的时候,氢气照样聚集,照样燃烧、爆炸。“兴登堡”号飞艇了解一下。美加有相当数量的以液化丙烷作燃料的汽车,大部分地下车库是不让这些车进的,就怕万一泄漏,形成爆炸性很强的燃气云。液化丙烷与液氢或者高压气态氢相比,可是温和太多了。
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液态有机储氢是另一条技术路线,有很多优点,但加氢和脱氢都相当于一个危险品化工厂,工业化集中运作可以,比如与调峰电站相结合,但在汽车上分布式运作则问题多多,在可预见的将来看不到解决的希望。$ _' U8 ]! {5 c( B
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干文以氢燃料电池作为未来氢能的使用终端应用,这更是问题多多。氢燃料电池在阿波罗飞船时代就被广泛看好,被看作未来动力的主要形式,但除了氢的制备和储运,需要铂催化剂也是个大难题。铂是稀贵金属,在自然界的储量比黄金还要稀少,年产量更是只有黄金的5%。锂电池要大发展,一个大问题是锂的储量和产量,但锂毕竟不是稀贵金属。锂尚且如此,用铂的氢燃料电池倒是大发展无压力了?# Q/ |" W: H w' i3 Y) N
; g: b6 F$ H- N! p4 u在近期,以氢为燃料的内燃机、外燃机更加现实。氢在常温常压下是气态,与空气容易形成完美混合,燃烧容易。内燃机自然就是汽油机那样的点燃机制或者柴油机那样的压燃机制,或者燃气轮机,外燃机则有蒸汽机、斯特拉发动机等。这些都有成熟的技术,转换成氢燃料没有太大的技术困难,当然热效率方面不及氢燃料电池。) E: _8 J5 f' p' C1 W1 T! s4 t: f" i
6 P8 B2 C5 [. |氢能是骗局吗?不是。以液态有机储氢结合氢燃料的内燃机、外燃机发电,用作调峰发电,是风电、光电(包括光伏和光热)、潮汐电等间隙性发电的有力补充,氢能还会有更多的用处。但干文鼓吹的技术路线倒是真可能成为大骗局了。, {1 L/ c% j: Q3 u5 ~: m
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