美国科学家生活垃圾提取氢 可驱动燃料电池汽车

2014-03-07 18:08:10来源: 第一电动

    生活垃圾可以从多种途径进行废物利用,包括生产出新材料或用于发电等等。近期,美国加利福尼亚大学欧文分校(University of California at Irvine)的科学家Jack Brouwer则利用家庭用品废弃物或食物残渣中提取氢,将其用于驱动氢燃料电池汽车

    许多汽车制造商将燃料电池汽车视为继传统汽油车之后的可替代能源车。美国加利福尼亚州已经计划在2015年底之前建造68座加氢站,到2017年增加到100座以上。

    韩国现代汽车今年则宣布,计划在美国以租赁的形式投放燃料电池版途胜跨界车,该车存满氢燃料后单次最大行驶里程为480公里。租赁价格为每月499美元,或一次性付款2,999美元可使用三年。

    现代汽车这一举动表明了从前只是被视为一种替代传统汽车可行方案的燃料电池车正在逐步靠近商业化。

    目前,丰田与宝马、本田与通用、福特和日产及戴姆勒分别形成了3大燃料电池车研发联盟。美国加州正因为其严苛的排放法规存在,从而推动了该地区燃料电池车的发展,也有更多的车企愿意在该地区试验性投放燃料电池汽车产品。

新型制氢法

    大部分工业设施中生产氢气的原理都是将天然气CH4分解,形成碳原子与氢气。

    但制氢的方法不止这一种,Brouwer教授与其团队则开发出另一种方法。在加州大学欧文分校的燃料电池研究中心里,研究者利用南加州地区人们的生活垃圾或下水道污泥、污水等物质中提取氢。

    首先,污泥被分解成水和生物固体。污泥中含有的废水则被过滤、提取进行再利用。生物固体进入真空槽,被其中存在的细菌微生物分解。在这一过程后,将会产生一种气体,由60%的甲烷和40%的二氧化碳组成。

    大部分真空槽中的甲烷气体都用于电力生产,另一小部分则进入研究团队所开发的燃料电池转换设备中,甲烷在其中经过处理后将能产生电、热和氢气。其中,氢气被输送进入几百英尺外的公共加氢站,供燃料电池车加注。

氢燃料电池车的发展历程

    十年前,就有人预测燃料电池车即将商业化,现在看来当时的预测并不准确。燃料电池车至今也只能说“正准备”走向商业化。

    鲍姆联合会(Baum & Associates)分析师Alan Baum指出,燃料电池技术目前已经走出实验室,不过离商业化还有一段距离。

    途胜燃料电池车中采用了碳纤维储氢罐,其可承受10000磅/平方英寸的压强。

    氢燃料电池车完全由电机驱动,与纯电动汽车相同。但与电动汽车纯粹依靠电网电力驱动不同的是,燃料电池车内部有着其独特的化学反应而产生驱动力。氢气经过塑料薄膜和铂金板产生电力。但铂是稀有金属,因此燃料电池的成本非常高,储氢罐的成本同理也相当高昂。

    在10年前,一辆燃料电池车的成本约为100万美元。本田、现代、通用、戴姆勒均表示燃料电池车量产后会大幅降低其成本。丰田更是制定了明确的目标,其将在明年在美国市场上出售售价仅为5万美元的燃料电池车。这一价格相比十年前,成本减少了95%。生活垃圾可以从多种途径进行废物利用,包括生产出新材料或用于发电等等。近期,美国加利福尼亚大学欧文分校(University of California at Irvine)的科学家Jack Brouwer则利用注入家庭用品废弃物或食物残渣中提取氢,将其用于驱动氢燃料电池汽车。

    许多汽车制造商将燃料电池汽车视为继传统汽油车之后的可替代能源车。美国加利福尼亚州已经计划到2015年底之前建造68座加氢站,到2017年增加到100座以上。

    韩国现代汽车今年则宣布,计划在美国以租赁的形式投放燃料电池版途胜跨界车,该车存满氢燃料后单次最大行驶里程为480公里。租赁价格为每月499美元,或一次性付款2999美元可使用三年。

   现代汽车这一举动表明了从前只是被视为一种替代传统汽车可行方案的燃料电池车正在逐步靠近商业化。

    目前,丰田与宝马、本田与通用、福特和日产及戴姆勒分别形成了3大燃料电池车研发联盟。美国加州正因为其严苛的排放法规存在,从而推动了该地区燃料电池车的发展,也有更多的车企愿意在该地区试验性投放燃料电池汽车产品。

新型制氢法

    大部分工业设施中生产氢气的原理都是将天然气CH4分解,形成碳原子与氢气。

    但制氢的方法不止这一种,Brouwer教授与其团队则开发出另一种方法。在加州大学欧文分校的燃料电池研究中心里,研究者利用南加州地区人们的生活垃圾或下水道污泥、污水等物质中提取氢。

    首先,污泥被分解成水和生物固体。污泥中含有的废水则被过滤、提取进行再利用。生物固体进入真空槽,被其中存在的细菌微生物分解。在这一过程后,将会产生一种气体,由60%的甲烷和40%的二氧化碳组成。

    大部分真空槽中的甲烷气体都用于电力生产,另一小部分则进入研究团队所开发的燃料电池转换设备中,甲烷在其中经过处理后将能产生电、热和氢气。其中,氢气被输送进入几百英尺外的公共加氢站,供燃料电池车加注。

氢燃料电池车的发展历程

    十年前,就有人预测燃料电池车即将商业化,现在看来当时的预测并不准确。燃料电池车至今也只能说“正准备”走向商业化。

    鲍姆联合会(Baum & Associates)分析师Alan Baum指出,燃料电池技术目前已经走出实验室,不过离商业化还有一段距离。

    途胜燃料电池车中采用了碳纤维储氢罐,其可承受10000磅/平方英寸的压强。

    氢燃料电池车完全由电机驱动,与纯电动汽车相同。但与电动汽车纯粹依靠电网电力驱动不同的是,燃料电池车内部有着其独特的化学反应而产生驱动力。氢气经过塑料薄膜和铂金板产生电力。但铂是稀有金属,因此燃料电池的成本非常高,储氢罐的成本同理也相当高昂。

    在10年前,一辆燃料电池车的成本约为100万美元。本田、现代、通用、戴姆勒均表示燃料电池车量产后会大幅降低其成本。丰田更是制定了明确的目标,其将在明年在美国市场上出售售价仅为5万美元的燃料电池车。这一价格相比十年前,成本减少了95%。

现代汽车“途胜燃料电池车项目”

    现代的“途胜燃料电池车项目”将首先面向洛杉矶和加州的橘郡(Orange Counties),因为这两处地区的加氢站数量最多。现代汽车表示,上个月,其官网上该项目网页的浏览量达到了9万次,这意味着可能会有数量可观的燃料电池车潜在用户。

    现代美国可替代能源车辆项目负责人Gil Castillo表示,其希望通过此次的租赁项目了解到用户是否在使用过程中发生了问题,并进行解决。

    途胜燃料电池车在韩国蔚山工厂生产,与汽油版途胜采用同一生产线。每千克氢气约能供该车行驶50公里,车上的两个储氢罐约能储存5.64千克氢气,在加氢站花费3分钟即可将燃料补满。加州压缩天然气的售价大约在5-10美元/千克。

    作为对比,特斯拉的85千瓦时最高功率版本单次充电行驶里程约为250英里,不过即便采用特斯拉“超级充电站”,也需要花费30分钟才能将电池组充满,而用家中普通电源更是需要8小时。

    穆斯克与其他不看好燃料电池车的人士认为,其生产成本高,过程复杂,前者更是曾将燃料电池“fuel cell”贬称为笑料电池“fool cell”。其反对燃料电池车的另一个理由是,尽管车辆本身不排放污染物,但工业设施在从天然气中制氢时,会产生碳排放。

    而此次加州大学Brouwer教授的科研项目中采用了用微生物分解天然气的方式产生氢气,过程中产生的40%二氧化碳被保存在真空槽中。Brouwer表示,这一方案完全满足加州的“环保”法规。

    Brouwer表示,目前新系统的制氢技术方面没有问题,其团队已经细化了废物处理工厂中的制氢过程,能够以一半的设施空间制造出5倍于以往的氢气。另外,其表示若在加州所有的废物处理工厂均配备新的制氢系统,产生的氢气将足够供应占据加州道路10%的汽车数量。资金支持该项目的机构包括加州政府、美国能源部等。而与Brouwer团队共同设计这项新系统的机构包括燃料电池能源公司(FuelCell Energy Inc.)以及美国空气产品和化学品公司(Air Products & Chemicals Inc.)。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2014/0307/article_8780.html
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