鉅大LARGE | 點擊量：731次 | 2021年12月23日
美國科學家生活垃圾提取氫 可驅(qū)動燃料動力電池汽車
生活垃圾可以從多種途徑進行廢物利用，包括生產(chǎn)出新材料或用于發(fā)電等等。近期，美國加利福尼亞大學歐文分校(UniversityofCaliforniaatIrvine)的科學家JackBrouwer則利用家庭用品廢棄物或食物殘渣中提取氫，將其用于驅(qū)動氫燃料動力電池汽車。
許多汽車制造商將燃料動力電池汽車視為繼傳統(tǒng)汽油車之后的可替代能源車。美國加利福尼亞州已經(jīng)計劃在2015年底之前建造68座加氫站，到2017年新增到100座以上。
韓國現(xiàn)代汽車今年則宣布，計劃在美國以租賃的形式投放燃料動力電池版途勝跨界車，該車存滿氫燃料后單次最大行駛里程為480公里。租賃價格為每月499美元，或一次性付款2,999美元可使用三年。
現(xiàn)代汽車這一舉動表明了從前只是被視為一種替代傳統(tǒng)汽車可行方法的燃料動力電池車正在逐步靠近商業(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大燃料動力電池車研發(fā)聯(lián)盟。美國加州正因為其嚴苛的排放法規(guī)存在，從而推動了該地區(qū)燃料動力電池車的發(fā)展，也有更多的車企愿意在該地區(qū)試驗性投放燃料動力電池汽車產(chǎn)品。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
新型制氫法
大部分工業(yè)設施中生產(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教授與其團隊則開發(fā)出另一種方法。在加州大學歐文分校的燃料動力電池研究中心里，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濾、提取進行再利用。生物固體進入真空槽，被其中存在的細菌微生物分解。在這一過程后，將會出現(xiàn)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)，另一小部分則進入研究團隊所開發(fā)的燃料動力電池轉(zhuǎn)換設備中，甲烷在其中經(jīng)過處理后將能出現(xiàn)電、熱和氫氣。其中，氫氣被輸送進入幾百英尺外的公共加氫站，供燃料動力電池車加注。
氫燃料動力電池車的發(fā)展歷程
十年前，就有人預測燃料動力電池車即將商業(yè)化，現(xiàn)在看來當時的預測并不準確。燃料動力電池車至今也只能說“正準備”走向商業(yè)化。
鮑姆聯(lián)合會(Baum&Associates)分析師AlanBaum指出，燃料動力電池技術目前已經(jīng)走出實驗室，不過離商業(yè)化還有一段距離。
途勝燃料動力電池車中采用了碳纖維儲氫罐，其可承受10000磅/平方英寸的壓強。
氫燃料動力電池車完全由電機驅(qū)動，與純電動汽車相同。但與電動汽車純粹依靠電網(wǎng)電力驅(qū)動不同的是，燃料動力電池車內(nèi)部有著其獨特的化學反應而出現(xiàn)驅(qū)動力。氫氣經(jīng)過塑料薄膜和鉑金板出現(xiàn)電力。但鉑是稀有金屬，因此燃料動力電池的成本非常高，儲氫罐的成本同理也相當高昂。
在10年前，一輛燃料動力電池車的成本約為100萬美元。本田、現(xiàn)代、通用、戴姆勒均表示燃料動力電池車量產(chǎn)后會大幅降低其成本。豐田更是制定了明確的目標，其將在明年在美國市場上出售售價僅為5萬美元的燃料動力電池車。這一價格相比十年前，成本減少了95%。生活垃圾可以從多種途徑進行廢物利用，包括生產(chǎn)出新材料或用于發(fā)電等等。近期，美國加利福尼亞大學歐文分校(UniversityofCaliforniaatIrvine)的科學家JackBrouwer則利用注入家庭用品廢棄物或食物殘渣中提取氫，將其用于驅(qū)動氫燃料動力電池汽車。
許多汽車制造商將燃料動力電池汽車視為繼傳統(tǒng)汽油車之后的可替代能源車。美國加利福尼亞州已經(jīng)計劃到2015年底之前建造68座加氫站，到2017年新增到100座以上。
韓國現(xiàn)代汽車今年則宣布，計劃在美國以租賃的形式投放燃料動力電池版途勝跨界車，該車存滿氫燃料后單次最大行駛里程為480公里。租賃價格為每月499美元，或一次性付款2999美元可使用三年。
現(xiàn)代汽車這一舉動表明了從前只是被視為一種替代傳統(tǒng)汽車可行方法的燃料動力電池車正在逐步靠近商業(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大燃料動力電池車研發(fā)聯(lián)盟。美國加州正因為其嚴苛的排放法規(guī)存在，從而推動了該地區(qū)燃料動力電池車的發(fā)展，也有更多的車企愿意在該地區(qū)試驗性投放燃料動力電池汽車產(chǎn)品。
新型制氫法
大部分工業(yè)設施中生產(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教授與其團隊則開發(fā)出另一種方法。在加州大學歐文分校的燃料動力電池研究中心里，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濾、提取進行再利用。生物固體進入真空槽，被其中存在的細菌微生物分解。在這一過程后，將會出現(xiàn)一種氣體，由60%的甲烷和40%的二氧化碳組成。[page]
大部分真空槽中的甲烷氣體都用于電力生產(chǎn)，另一小部分則進入研究團隊所開發(fā)的燃料動力電池轉(zhuǎn)換設備中，甲烷在其中經(jīng)過處理后將能出現(xiàn)電、熱和氫氣。其中，氫氣被輸送進入幾百英尺外的公共加氫站，供燃料動力電池車加注。
氫燃料動力電池車的發(fā)展歷程
十年前，就有人預測燃料動力電池車即將商業(yè)化，現(xiàn)在看來當時的預測并不準確。燃料動力電池車至今也只能說“正準備”走向商業(yè)化。
鮑姆聯(lián)合會(Baum&Associates)分析師AlanBaum指出，燃料動力電池技術目前已經(jīng)走出實驗室，不過離商業(yè)化還有一段距離。
途勝燃料動力電池車中采用了碳纖維儲氫罐，其可承受10000磅/平方英寸的壓強。
氫燃料動力電池車完全由電機驅(qū)動，與純電動汽車相同。但與電動汽車純粹依靠電網(wǎng)電力驅(qū)動不同的是，燃料動力電池車內(nèi)部有著其獨特的化學反應而出現(xiàn)驅(qū)動力。氫氣經(jīng)過塑料薄膜和鉑金板出現(xiàn)電力。但鉑是稀有金屬，因此燃料動力電池的成本非常高，儲氫罐的成本同理也相當高昂。
在10年前，一輛燃料動力電池車的成本約為100萬美元。本田、現(xiàn)代、通用、戴姆勒均表示燃料動力電池車量產(chǎn)后會大幅降低其成本。豐田更是制定了明確的目標，其將在明年在美國市場上出售售價僅為5萬美元的燃料動力電池車。這一價格相比十年前，成本減少了95%。
現(xiàn)代汽車“途勝燃料動力電池車項目”
現(xiàn)代的“途勝燃料動力電池車項目”將首先面向洛杉磯和加州的橘郡(OrangeCounties)，因為這兩處地區(qū)的加氫站數(shù)量最多。現(xiàn)代汽車表示，上個月，其官網(wǎng)上該項目網(wǎng)頁的瀏覽量達到了9萬次，這意味著可能會有數(shù)量可觀的燃料動力電池車潛在用戶。
現(xiàn)代美國可替代能源車輛項目負責人GilCastillo表示，其希望通過此次的租賃項目了解到用戶是否在使用過程中發(fā)生了問題，并進行解決。
途勝燃料動力電池車在韓國蔚山廠生產(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行駛50公里，車上的兩個儲氫罐約能儲存5.64千克氫氣，在加氫站花費3分鐘即可將燃料補滿。加州壓縮天然氣的售價大約在5-10美元/千克。
作為比較，特斯拉的85千瓦時最高功率版本單次充電行駛里程約為250英里，不過即便采用特斯拉“超級充電站”，也要花費30分鐘才能將電池組充滿，而用家中普通電源更是要8小時。
穆斯克與其他不看好燃料動力電池車的人士認為，其生產(chǎn)成本高，過程復雜，前者更是曾將燃料動力電池“fuelcell”貶稱為笑料電池“foolcell”。其反對燃料動力電池車的另一個理由是，盡管車輛本身不排放污染物，但工業(yè)設施在從天然氣中制氫時，會出現(xiàn)碳排放。
而此次加州大學Brouwer教授的科研項目中采用了用微生物分解天然氣的方式出現(xiàn)氫氣，過程中出現(xiàn)的40%二氧化碳被保存在真空槽中。Brouwer表示，這一方法完全滿足加州的“環(huán)?！狈ㄒ?guī)。
Brouwer表示，目前新系統(tǒng)的制氫技術方面沒有問題，其團隊已經(jīng)細化了廢物處理廠中的制氫過程，能夠以一半的設施空間制造出5倍于以往的氫氣。另外，其表示若在加州所有的廢物處理廠均配備新的制氫系統(tǒng)，出現(xiàn)的氫氣將足夠供應占據(jù)加州道路10%的汽車數(shù)量。資金支持該項目的機構包括加州政府、美國能源部等。而與Brouwer團隊共同設計這項新系統(tǒng)的機構包括燃料動力電池能源公司(FuelCellEnergyInc.)以及美國空氣產(chǎn)品和化學品公司(Airproducts&ChemicalsInc.)。
