科學(xué)家生活垃圾提取氫 可驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車(chē)

時(shí)間:2014-03-28 17:18來(lái)源:汽車(chē)網(wǎng) 作者:智楓
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    活垃圾可以從多種途徑進(jìn)行廢物利用，包括生產(chǎn)出新材料或用于發(fā)電等等。近期，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校（University of California at Irvine）的科學(xué)家Jack Brouwer則利用家庭用品廢棄物或食物殘?jiān)刑崛�，將其用于�?qū)動(dòng)氫燃料電池汽車(chē)。
    許多汽車(chē)制造商將燃料電池汽車(chē)視為繼傳統(tǒng)汽油車(chē)之后的可替代能源車(chē)。美國(guó)加利福尼亞州已經(jīng)計(jì)劃在2015年底之前建造68座加氫站，到2017年增加到100座以上。
    韓國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)今年則宣布，計(jì)劃在美國(guó)以租賃的形式投放燃料電池版途勝跨界車(chē)，該車(chē)存滿氫燃料后單次最大行駛里程為480公里。租賃價(jià)格為每月499美元，或一次性付款2,999美元可使用三年。
    現(xiàn)代汽車(chē)這一舉動(dòng)表明了從前只是被視為一種替代傳統(tǒng)汽車(chē)可行方案的燃料電池車(chē)正在逐步靠近商業(yè)化。
    目前，豐田與寶馬、本田與通用、福特和日產(chǎn)及戴姆勒分別形成了3大燃料電池車(chē)研發(fā)聯(lián)盟。美國(guó)加州正因?yàn)槠鋰?yán)苛的排放法規(guī)存在，從而推動(dòng)了該地區(qū)燃料電池車(chē)的發(fā)展，也有更多的車(chē)企愿意在該地區(qū)試驗(yàn)性投放燃料電池汽車(chē)產(chǎn)品。
 
新型制氫法
 
    大部分工業(yè)設(shè)施中生產(chǎn)氫氣的原理都是將天然氣CH4分解，形成碳原子與氫氣。
    但制氫的方法不止這一種，Brouwer教授與其團(tuán)隊(duì)則開(kāi)發(fā)出另一種方法。在加州大學(xué)歐文分校的燃料電池研究中心里，研究者利用南加州地區(qū)人們的生活垃圾或下水道污泥、污水等物質(zhì)中提取氫。
    首先，污泥被分解成水和生物固體。污泥中含有的廢水則被過(guò)濾、提取進(jìn)行再利用。生物固體進(jìn)入真空槽，被其中存在的細(xì)菌微生物分解。在這一過(guò)程后，將會(huì)產(chǎn)生一種氣體，由60%的甲烷和40%的二氧化碳組成。
    大部分真空槽中的甲烷氣體都用于電力生產(chǎn)，另一小部分則進(jìn)入研究團(tuán)隊(duì)所開(kāi)發(fā)的燃料電池轉(zhuǎn)換設(shè)備中，甲烷在其中經(jīng)過(guò)處理后將能產(chǎn)生電、熱和氫氣。其中，氫氣被輸送進(jìn)入幾百英尺外的公共加氫站，供燃料電池車(chē)加注。
 
氫燃料電池車(chē)的發(fā)展歷程

    十年前，就有人預(yù)測(cè)燃料電池車(chē)即將商業(yè)化，現(xiàn)在看來(lái)當(dāng)時(shí)的預(yù)測(cè)并不準(zhǔn)確。燃料電池車(chē)至今也只能說(shuō)“正準(zhǔn)備”走向商業(yè)化。
    鮑姆聯(lián)合會(huì)（Baum & Associates）分析師Alan Baum指出，燃料電池技術(shù)目前已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，不過(guò)離商業(yè)化還有一段距離。
    途勝燃料電池車(chē)中采用了碳纖維儲(chǔ)氫罐，其可承受10000磅/平方英寸的壓強(qiáng)。
    氫燃料電池車(chē)完全由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，與純電動(dòng)汽車(chē)相同。但與電動(dòng)汽車(chē)純粹依靠電網(wǎng)電力驅(qū)動(dòng)不同的是，燃料電池車(chē)內(nèi)部有著其獨(dú)特的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。氫氣經(jīng)過(guò)塑料薄膜和鉑金板產(chǎn)生電力。但鉑是稀有金屬，因此燃料電池的成本非常高，儲(chǔ)氫罐的成本同理也相當(dāng)高昂。
    在10年前，一輛燃料電池車(chē)的成本約為100萬(wàn)美元。本田、現(xiàn)代、通用、戴姆勒均表示燃料電池車(chē)量產(chǎn)后會(huì)大幅降低其成本。豐田更是制定了明確的目標(biāo)，其將在明年在美國(guó)市場(chǎng)上出售售價(jià)僅為5萬(wàn)美元的燃料電池車(chē)。這一價(jià)格相比十年前，成本減少了95%。生活垃圾可以從多種途徑進(jìn)行廢物利用，包括生產(chǎn)出新材料或用于發(fā)電等等。近期，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校（University of California at Irvine）的科學(xué)家Jack Brouwer則利用注入家庭用品廢棄物或食物殘?jiān)刑崛�，將其用于�?qū)動(dòng)氫燃料電池汽車(chē)。
    許多汽車(chē)制造商將燃料電池汽車(chē)視為繼傳統(tǒng)汽油車(chē)之后的可替代能源車(chē)。美國(guó)加利福尼亞州已經(jīng)計(jì)劃到2015年底之前建造68座加氫站，到2017年增加到100座以上。
    韓國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)今年則宣布，計(jì)劃在美國(guó)以租賃的形式投放燃料電池版途勝跨界車(chē)，該車(chē)存滿氫燃料后單次最大行駛里程為480公里。租賃價(jià)格為每月499美元，或一次性付款2999美元可使用三年。
    現(xiàn)代汽車(chē)這一舉動(dòng)表明了從前只是被視為一種替代傳統(tǒng)汽車(chē)可行方案的燃料電池車(chē)正在逐步靠近商業(yè)化。
    目前，豐田與寶馬、本田與通用、福特和日產(chǎn)及戴姆勒分別形成了3大燃料電池車(chē)研發(fā)聯(lián)盟。美國(guó)加州正因?yàn)槠鋰?yán)苛的排放法規(guī)存在，從而推動(dòng)了該地區(qū)燃料電池車(chē)的發(fā)展，也有更多的車(chē)企愿意在該地區(qū)試驗(yàn)性投放燃料電池汽車(chē)產(chǎn)品。
 
現(xiàn)代汽車(chē)“途勝燃料電池車(chē)項(xiàng)目”
 
   現(xiàn)代的“途勝燃料電池車(chē)項(xiàng)目”將首先面向洛杉磯和加州的橘郡（Orange Counties），因?yàn)檫@兩處地區(qū)的加氫站數(shù)量最多�，F(xiàn)代汽車(chē)表示，上個(gè)月，其官網(wǎng)上該項(xiàng)目網(wǎng)頁(yè)的瀏覽量達(dá)到了9萬(wàn)次，這意味著可能會(huì)有數(shù)量可觀的燃料電池車(chē)潛在用戶。
   現(xiàn)代美國(guó)可替代能源車(chē)輛項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Gil Castillo表示，其希望通過(guò)此次的租賃項(xiàng)目了解到用戶是否在使用過(guò)程中發(fā)生了問(wèn)題，并進(jìn)行解決。
   途勝燃料電池車(chē)在韓國(guó)蔚山工廠生產(chǎn)，與汽油版途勝采用同一生產(chǎn)線。每千克氫氣約能供該車(chē)行駛50公里，車(chē)上的兩個(gè)儲(chǔ)氫罐約能儲(chǔ)存5.64千克氫氣，在加氫站花費(fèi)3分鐘即可將燃料補(bǔ)滿。加州壓縮天然氣的售價(jià)大約在5-10美元/千克。
   作為對(duì)比，特斯拉的85千瓦時(shí)最高功率版本單次充電行駛里程約為250英里，不過(guò)即便采用特斯拉“超級(jí)充電站”，也需要花費(fèi)30分鐘才能將電池組充滿，而用家中普通電源更是需要8小時(shí)。
   穆斯克與其他不看好燃料電池車(chē)的人士認(rèn)為，其生產(chǎn)成本高，過(guò)程復(fù)雜，前者更是曾將燃料電池“fuel cell”貶稱(chēng)為笑料電池“fool cell”。其反對(duì)燃料電池車(chē)的另一個(gè)理由是，盡管車(chē)輛本身不排放污染物，但工業(yè)設(shè)施在從天然氣中制氫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生碳排放。
 而此次加州大學(xué)Brouwer教授的科研項(xiàng)目中采用了用微生物分解天然氣的方式產(chǎn)生氫氣，過(guò)程中產(chǎn)生的40%二氧化碳被保存在真空槽中。Brouwer表示，這一方案完全滿足加州的“環(huán)保”法規(guī)。
   Brouwer表示，目前新系統(tǒng)的制氫技術(shù)方面沒(méi)有問(wèn)題，其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)細(xì)化了廢物處理工廠中的制氫過(guò)程，能夠以一半的設(shè)施空間制造出5倍于以往的氫氣。另外，其表示若在加州所有的廢物處理工廠均配備新的制氫系統(tǒng)，產(chǎn)生的氫氣將足夠供應(yīng)占據(jù)加州道路10%的汽車(chē)數(shù)量。資金支持該項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)包括加州政府、美國(guó)能源部等。而與Brouwer團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)這項(xiàng)新系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)包括燃料電池能源公司（FuelCell Energy Inc.）以及美國(guó)空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司（Air Products & Chemicals Inc.）。
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