发布时间:2022-06-06
文 郝世琦
新能源想彻底取代传统汽车,必须解决“动力源”的问题。而近些年来,在新能源汽车市场,一种氢燃料电池大有赶超锂电池的势头,成为业内新贵。
和锂电池需要靠储电提供动力不同,氢燃料电池不能提前储电。与其说它是“电池”,不如说它是新能源汽车内部的一个“供能系统”——当储氢罐里的氢气和空气中的氧气进行化学反应后,就会产生能量巨大的电能,让汽车跑起来。
不过,想大范围推广这种氢燃料电池,必须回答一个问题:氢气从哪儿来?这一次,科学家们想到了香蕉皮。
氢气从哪儿来
在正式说香蕉皮之前,我们首先得了解一个情况:不管氢燃料电池身份有多“新贵”,业内说它不好的人也有不少。为什么会这样呢?这就涉及了一个很重要的问题:氢气从哪儿来?
我们推崇新能源汽车的初衷是为了节能、环保,看重的是新能源比汽油更清洁。可传统的工业氢气制备却做不到完全的环保、清洁。传统工业制氢最常用的有3种方法:化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢。其中最主要的一种,就是化石燃料制氢。
从全球范围来看,最常用作工业制氢的化石燃料是天然气。而我国由于“富煤贫油少气”,一般选用煤炭。不管天然气还是煤炭,制氢工艺都已经非常成熟了,成本相对来说也更低廉。但它们都有一个重大问题:制备过程中,会排放出大量的温室气体。
有人会问,那后面两种制氢方法呢?工业副产物制氢中,“原料”可以来自焦炉煤气、氯碱副产品等。提纯出这些“副产物”中的氢气,是对能源资源的合理利用,避免浪费,也能降低污染。但它的局限也在于利用“副产物”。综合来看,其副产物选用的是含氢工业尾气。这样的“伴生量”,无法满足长期、稳定、大量的氢气需求。至于电解水制氢,这个方法的原理并不复杂,往充满电解液的电解槽里通入直流电,水分子在电极上发生化学反应,就会分解出氢气和氧气。可是,这个方法的成本却非常高。就算制出了氢气,在高昂的价格面前,又有多少人愿意为它买单呢?
香蕉被科学家盯上了
“香蕉皮制氢大法”是由瑞士洛桑联邦理工学院基础科学系的科研团队研究出来的。他们之所以会有这个想法,是因为近年来一种“生物质热裂解”的概念越来越火。其中,生物质指的是自然界中通过光合作用形成的各种有机体,比如玉米、落叶、果壳等有机废物。这些东西是天然储存二氧化碳的“容器”,如果把它们直接丢在环境中,很有可能会导致二氧化碳的大量释放。
所以,科学家们就想通过热裂解的方式处理这些有机废物,看能不能转化出一些有用的物质。当科学家们用热裂解的方式来处理香蕉皮的时候,他们意外发现,香蕉皮在产生一种生物炭成分之外,还能产出宝贵的氢气。
接下来的故事,相信很多人都能猜到——科学家们对香蕉皮开始了严谨的实验、研究。新鲜的香蕉皮会被放在105摄氏度的环境中彻底烘干,然后被研磨成粉。这些香蕉皮粉末的最终归宿是一个充满惰性气体的不锈钢反应釜。移到里面之后,它们要接受一种大功率氙气闪光灯的照射。只需14.5毫秒,每千克的香蕉皮粉末就能产生100升左右的氢气和330克的生物炭。
科学家们对于自己的最新发现非常兴奋。他们觉得,除了氢气之外,看似没用的生物炭也很有使用价值。比如,后续可以用这些生物炭对土壤进行改良等。但香蕉皮真的做好准备了吗?毕竟,它要面对的,是氢燃料电池在各个国家全面提速的严峻挑战。
英国政府就表示,他们计划2030年之前,英国的氢燃料电池车保有量要达到160万辆,在2050年之前,其市场占有率要达到30%~50%。根据我国2020年发布的《关于调整完善新能源汽车补贴政策的通知》预计,到2030年,中国的氢燃料电池汽车产销量也预计将达到数十万辆。如果生物质热裂解会是未来解决氢气工业化制备的“最优解”,但愿香蕉皮在这个过程中,也能找到更多伙伴。
(责编:杨思玄)
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