欢迎访问本站!

首页财经正文

新二皇冠最新手机登录(www.hgw8888888.com):新能源“老法师”给你讲讲氢能为什么更主要?

admin2021-10-1649

手机新2管理端

www.9cx.net)实时更新发布最新最快最有效的手机新2管理端网址,包括新2手机网址,新2备用网址,皇冠最新网址,新2足球网址,新2网址大全。

,

  未来手艺的推翻式创新在于太阳能(000591,股吧)和氢能的可延续循环。

  本文作者刘科是全球着名能源专家、澳大利亚国家工程院外籍院士。他曾率领UTC、尼桑、壳牌石油三家公司的工程师团队,耗资上亿美金研发了全球第一辆“车载汽油制氢的燃料电池汽车”。曾延续三届担任美国氢能与燃料电池峰会主席。

  为什么要生长电动车、氢能这种新能源汽车?

  主要是解决两个问题:

  第一是我们国家的石油不够。

  我十年前回国的时刻,中国的石油总消耗量只有4亿吨,但十年之内由4亿吨增添到7亿吨。我们前20年委曲还能生产2亿吨,到2017年2亿吨都维持不了,只有1.91亿吨,2018年降到1.89亿吨。我们现在快要73%的石油靠入口。

  第二就是人人都能看到雾霾和空气污染问题。

  为领会决这两个问题,就需要开发更清洁的汽车和能源,以是电动车和氢能自然就被推上历史的舞台。

  01 曾经,燃油车战胜了电动车

  为什么100多年前电动车多过燃油车,厥后燃油车占了统治职位?

  100多年前纽约大街上的电动车

  电动车并不新。1912年,纽约、伦敦、巴黎,尚有洛杉矶的大街上,跑的电动车远远多于燃油车。为什么?由于铅酸电池早于内燃机发现20多年。100多年前,以爱迪生为首的一批科学家就在赌电动车。

  我回国前在GE(通用电气)事情,爱迪生就是GE的首创人。那时以福特为代表的汽车公司赌的是燃油车。到了20世纪30年月以后电动车就险些销声匿迹了,今天燃油车仍然占有绝对统治职位。

  为什么是这样的名目?我来谈几点历史缘故原由。

  第一点,我们研究汽车或者研究交通运输燃料的时刻,有一个很主要的观点,叫体积能量密度。对汽车来讲,重量重一点无所谓,但油箱不能无限大。假设我们的油箱都是1立方米,每种能源蕴含的能量密度巨细,也就决议了汽车能跑的距离远近。

  100多年前就发现的铅酸电池的能量密度是90千瓦时/立方米,人类花了快要上千亿美金和100多年的探索,电池能量密度到现在只从90千瓦时/立方米提高到260千瓦时/立方米。

  现在特斯拉的电池、比亚迪的刀片电池,也许就是260千瓦时/立方米。而汽油的能量密度是8600千瓦时/立方米,柴油是9600千瓦时/立方米。稍后即将提到的甲醇液体是4300千瓦时/立方米。

  总而言之,人类花了100多年时间的研发,电池的能量密度并没有获得革命性的基本的改变。

  种种能源的能量密度

  第二点,液体能源有个异常好的特点,陆上可以管路运送,海上可以异常廉价地跨海运送。2016年我到深圳事情不久,约请了时任美国能源部部长、诺贝尔奖获得者朱棣文先生,尚有那时中国工程院主管能源的副院长谢克昌院士,以及中国科学院主管能源的副院长李静海院士为南科大清洁能源研究院举行确立揭牌仪式。

  那时在一个能源钻研会上,我问人人一个问题,说很长一段时间在深圳开车加油是7块钱一升,假设这个汽油是从休斯敦炼油厂用船拉到深圳盐田港(000088,股吧),这一升的运费是若干钱?我让很多多少搞能源的同伙猜,有人猜是3块5,甚至有人猜5块,也有人猜1块的,我说真正的谜底是7分钱不到。

  我说7分钱的时刻人人没人信托,但一算就明晰了。

  现在一条大船可以拉30万吨,也许是4亿升。液体的利益在于,使用泵和管道就能装船,不需要人工。到了深圳的码头,管道毗邻好后,使用泵就能打到罐里,也不要人工。

  路上花费的就是船的油钱和折旧费,4亿升,若是一升一毛钱就是4000万元,但跑一趟船基本用不了这么多油钱。这就是为什么天下上产石油的只有那么几个地方,但任何一个角落都可以很利便地加油开车。以是,液体在运输上有许多利益,而且可以耐久储存。茅台(600519)酒存50年没问题,但电和气都不能耐久储存。

  百年前的福特量产汽车的流水线

  第三点,为什么人类的第一条流水线是福特的流水线?内燃发念头是机械的器械,造一台很贵,但当一条流水线造出100万台的时刻,每台的成本会极大降低。1913年,福特的流水线一上去量产,就让美国的汽车从4700美元降到380美元,让蓝领工人都可以买得起汽车。

  然而电动车差异,每个电池都需要一定量的镍、钴、锂,车上尚有铜等种种金属。产能扩张后每台成本会有所下降,然则下降不多,不像机械不锈钢,要若干,产若干,造得越多,成本越低,质料成本很少。电动车的质料成本占大头,加工成本并不是主流,以是你可以接纳流水线,可以降低一点,但不能有基本的降低。

  中国的电动车从2016年底的51.7万辆增添到2018年第一个季度的79.4万辆,增量为28万辆,相对于那时整个汽车市场一年2900万辆的产量,是很少的,但同期追踪全天下的钴的价钱和锂的价钱,划分翻了四倍和一倍。

  这种情形告诉我们,若是手艺不突破,不把钴和锂的用量降下来,造得越多质料越贵。当钴的价钱翻了四倍,锂价钱翻了一倍的时刻,全天下没有一家公司声称通过接纳电池里的钴和锂能实现盈利,这反过来告诉我们,电池的接纳手艺尚有待突破。

  02 电动车也是在增添碳排放

  若是电网67%照样煤电,电动车的增添照样在增添碳排放。

  今天的电动汽车用了5到7年,把退役动力电池用作储能电源,好比放到5G基站底下做储能,可能还能再延迟一二十年。然则储能电池也是有寿命的,里边有许多对自然有害的化学物质,不能能无限期使用。一二十年后仍然需要接纳。若是不接纳,当几百万个甚至未来上万万个电池漫衍在中国大地,若是任其泄露,那是环境的灾难。

  现在的电动车里也许有600到800公斤的电池,不是手拎就可以接纳的。未来谁去接纳?国家若是要接纳,钱谁来出?卖车的时刻已经津贴了这么多,未往返收电池是否还要津贴,什么时刻是底?

  这些环境的问题都要思量,以是我现在一再呼吁要增强电池接纳手艺的研发,把这个系统工程做好。否则光思量生长电动车,不思量接纳的问题,未来我们每小我私人都市为之支出价值。

  环境污染对生态造成的损坏

  固然另外一点的现实因素是,中国67%的电都靠煤炭来发。若是能源结构不改变,若是电网67%的照样煤电,那电动车的增添照样在增添碳排放,而不是削减碳排放。只有能源结构和电网里大部门是可再生能源组成的时刻,电动车才气算得上清洁能源。

  现阶段针对电池投入大量研发异常主要,不管是电动车、燃油车照样氢燃料电池车都需要电池。高等燃油车里的电池规模已经到5kW甚至10kW了,氢能汽车里有100升左右的电池。汽车电子、控制系统以及蓄电池等都需要电池,以是电池的研发怎么强调也不太过。

  电池的手艺一定要有突破,若是没有突破,一味地、盲目地去追求电动车是一个很危险的战略。遗憾的是,只管电池手艺100年来有些希望,但仍然没有本质的飞跃,这是一个异常严重的挑战。

  2018年国务院向导人考察丰田氢燃料电池车

  03 氢气不那么好储,更没想象中那么好用

  2018年,海内突然掀起一股氢能热。氢能有它的利益,发电效率高,能降低对石油的依赖,排放为水蒸气,而且大规模量产燃料电池后成本能下来。只管燃料电池也要用贵金属,然则它的贵金属接纳手艺相对来讲对照成熟。而且这些年的研发使得贵金属用料量在降低,这都是它的优点。

  着实燃料电池也不新,这已经是第四轮了。我2000年左右见证了美国上一轮氢能与燃料电池热。上世纪90年月末一直到2005、2006年,这个时代美国花了上百亿美金在燃料电池上的研发。

  我记得小布什总统在他的国情咨文演讲时说,今晚他会宣布一个设计,美国能源部花若干亿美金开发氢燃料电池汽车,15年后每一个美国人开的车后边排放的都是水蒸气。

  现在,已经是2021年了,到达了没有?没有。全天下的燃料电池(车)可能加起来也就是3万多辆,美国不到1万辆。

  燃料电池汽车,也就是我们说的氢能汽车,没有产业化的最基本的缘故原由是氢气不适合于作为民众你我共有的能源载体。为什么?

新二皇冠最新手机登录

新二皇冠最新手机登录(www.hgw8888888.com)实时更新发布最新最快最有效的新二皇冠最新手机登录网址,包括新2手机网址,新2备用网址,皇冠最新网址,新2足球网址,新2网址大全。

  第一点适才讲了,它的体积能量密度是最小的,为了增添体积能量密度,只好把压力增添。现在看到所有的氢燃料电池车里的储氢罐,都是350和700公斤大气压,储氢罐若是拿不锈钢设计必须做得异常厚,由于压力太高。学过理工的人都知道,700公斤压力的高压装备,不是那么容易生产制造的。

  第二点,氢气高压会有一个问题,氢气是元素周期表中最小的分子,最小的分子就意味着最容易泄露。

  第三点,氢气在露天没有问题,我们在20多年前在美国做过这个实验,一个加氢车,它的储氢罐为了平安一样平常都放在最后,通俗步枪一枪是打不透的。打完以后,由于氢气在露天没问题,它很轻,就像氢气球一样,一条火龙冲上天,驾驶室的温度一下子升不了那么高,人有足够时间逃逸。

  然则,在封锁的空间里,氢气就会有伟大的问题。氢气是爆炸局限最宽的气体,4%到74%,小于4%是平安的,大于74%只着火不爆炸,然则在4%到74%这个很宽的局限内,遇火星就爆。

  当北上广深这些都会,尤其深圳90%以上的车是停到地下车库这一封锁空间里的。大量氢能汽车进到地下车库,若有一辆车泄露,就会发生伟大的危险。

  只管这个是小概率事宜,然则使用众多的时刻,总有部件老化等问题发生,哪怕储氢罐是平安的,阀门、管路等也有一定小概率老化,或者开车不注重发生了撞击。一旦泄露遇火星爆炸,引起其他车爆炸,一个大楼都有可能毁掉。以是在封锁的空间里,使用氢气要异常注重。

  氢燃料电池车在露天情形下的平安实验

  我在90年月初曾加入全天下最大的石油公司埃克森美孚,记得加入时,不管多高位置进去,前一个星期什么也不干,只举行平安培训。只管炼油厂异常重视平安培训,但这100年来,总是有小概率事故发生,炼油厂发生的事故多数是由于氢气的泄露而造成的。

  以是我们在石油化工行业里,有句话叫“Hydrogen is the devil in the refinery”(氢气是炼油厂的妖怪),它泄露的时刻,无色无味,甚至着的火都是没颜色的。以是电欠好储,氢气也不那么好储,更没想象中的那么好用。

  04 甲醇可能是最好的储氢的载体

  怎么解决这些问题?怎么让电动车、燃料电池汽车更好地生长呢?我提出要用液体的氢气的载体来做,未来可能会有其他更好的液体,现在我们的方案是:甲醇可能是最好的储氢的载体。为什么?

  甲醇可以从煤和自然气制,也能从太阳能、风能制

  甲醇可以从煤、自然气来制,未来可以用太阳能催化二氧化碳和水来制甲醇,就酿成绿色的甲醇。中国现在甲醇产能全天下最高,也许8000多万吨,按吨位来讲靠近汽油1/4的量。

  另外页岩气革命让天下发现了快要200年用不完的自然气。有200年用不完的自然气,就有200年用不完的甲醇。自然气是甲醇的质料,自然气这边供气,那里就可以生产甲醇装船,是异常成熟的手艺。气体跨海欠好运,然则一旦转成液体,全天下任何一个口岸都能运输,每吨的运费也许也就50块钱左右,很廉价。

  在未来,我们可以做太阳能制甲醇。一年多前,中国科学院大连化学物理研究所70周年所庆,我的主题演讲也讲了这个看法。

  大连化物所的李灿院士已经乐成地在甘肃做了树模,用太阳能催化二氧化碳和水转成甲醇,只是今天的成本比煤制甲醇也许每吨要贵出500~700块钱,然则给未来探明晰偏向。未来使用太阳能制甲醇,生产的甲醇就完全是绿色甲醇了,这是第一点。

  甲醇是异常好的液体储氢、运氢载体

  第二点,若是在车上装甲醇,着实装的是甲醇和水的摩尔比1:1,重量比是64%的甲醇36%的水,就相当于64度的酒。甲醇跟乙醇都是酒精的性子,只是不能喝,其他性能都差不多。

  装在车上,甲醇和水反映可以制氢,1升甲醇可以放出143克的气,也就是1升甲醇可以储2升液氢,氢气推动燃料电池给车提供电能。燃料电池是在80度发电,我们学过热力学的人就知道卡诺定理,它的效率更高。

  今天来看,我们以为甲醇可能是最好的储氢的载体。氢气随产随用。甲醇在常温常压下是液体,矿泉水瓶子就可以装。那么我上面讲的液体能源的所有优点都有了,它的能量密度4300千瓦时/立方米,是现在电动汽车电池的靠近20倍的样子。

  以是我们以为,未来氢燃料电池和电动车都有前途,但储能的载体要思量好。

  甲醇常温常压下是液体,有了液体能源,人类现在已经投资几万亿美金建成的液体基础设施就不用废掉了,可以刷新后使用。

  对于一样平常的加油站,近年可能是6个罐,前期替换成1个甲醇罐、5个汽柴油罐,再过十年,替换成2个甲醇罐,4个汽油罐。这样整个能源转型就不需要再花若干万亿去建加氢站和充电桩了。

  甲醇制氢与燃料电池集成给5G基站供电的树模

  甲醇供氢耐久可以在汽车上用。短期之内,我们已经用甲醇的漫衍式能源解决5G基站山顶上的5G基站、边防哨所和孤岛的供电,由于现在这种远距离的供电通过电网成本很高,要实现不中止供电唯一的手艺选择是柴油机。

  然则柴油机使用柴油每百万大卡的成本比甲醇高一倍,贵;柴油污染大、噪音大;另外在前不着村后不着店的地方放着柴油的话,晚上有些人连柴油带柴油机一起偷走了。若是增设人力维护和安防,成本就会上升。

  使用甲醇供氢即便偷走也需要特定的手艺才气使用,我们在广州山顶的一个基站给5G基站已经供电多年,只需要一套装置外加地下埋了500升甲醇和水的罐,甲醇和水制氢气发电,通过预警装置,发生偷窃会自动报废或锁定。

  柴油机械不能以自动报废,即便报废仍然容易维修,但甲醇制氢发电别人偷走也没用。全天下现在有100万个坏电基站,原来都是设置柴油机发电,使用这个手艺能够把它们救活。那么这个手艺充实生长以后,边防哨所、孤岛都能使用,未来缩微后就可以上车,可以解决许多基础设施的问题。

  大量充电桩行使率不高,杂草丛生

  除了我上面讲的,现在电动车、氢燃料电池车尚有一个很大的问题,就是基础设施的问题。

  氢气的平安、储存都要求一定的占地面积。现在像北上广市中央的地方,每亩土地价值过亿。未来仅占地成本就难以蒙受。调研显示,现在有些中国已建的充电桩的行使率不到4%,北京、上海这些地方行使率不到1.5%,由于地价问题很难明决。

  多处报导电动车在北方冬天的“趴窝”

  另外一点电动车尚有一个问题――冬天的趴窝。新闻经常一到冬天就报道,哈尔滨、北京等地的电动车趴窝。北京前几年最先推广电动车,我上车后发现司机大冬天穿着军大衣、棉靴子,不敢开暖气。我说把暖气打开,司机说他不敢。由于不开暖气,只能跑100多公里,若是开了暖气,马上就没电了。

  请记着,全天下80%的经济产出是北纬25度以上的都会带来的,纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、北京、多伦多这些地方,都是有冬天的地方。若是一个电动车你只能够炎天用,冬天不能用,也会影响它的生长。那么怎么解决这些问题呢?

  充实行使地下停车场

  我们提出的方案是插电式醇氢夹杂动力。不用去建什么充电站,也不要去建加氢站,就在家里地下车库放个几百块钱的慢充的站,晚上睡觉的时刻插上充电。然则车上永远装50升的甲醇。若是不装这50升的甲醇,好比我现在在深圳,买一个电动车往广州都不敢跑,由于跑到那就回不来,找到充电桩充几个小时很延迟事。

  但若是我车上有了50升甲醇,甲醇制氢发电,可以给电池充电,我们做一个相当于电动车的“充电宝”。

  一旦没有电的时刻或者冬天冷的时刻,装50升甲醇类似装50升汽油一样,甲醇和水反映的温度是200多度,用余热就把车可以加热,也可以把电池保持到最佳温度。基础设施就可以解决电动车“鸡和蛋”的问题。以是我们现实上通过新的手艺给电动车和氢燃料电池赋能。

  说到最近很热的碳中和,许多人以为,碳中和主要寄希望于风能和太阳能这些可再生能源。但风能和太阳能最大的问题是不稳固,一年8760个小时,太阳能的发电时间,中国平均在1700小时。以是许多人说太阳能比火电都廉价了,这个话只对了1/7。在1/7时间里确立,然则其他6/7的时间的成本照样火电的好几倍。

  中国的风能、太阳能生长了40年,有很大提高,但现在的发电量也许就是2亿吨尺度煤的发电量。而中国的总共发电量是22亿吨尺度煤。而且这些风能、太阳能在生长的时刻,弃风、弃电也异常严重。

  为什么呢?由于电网只能容纳15%的非稳固电源。风能、太阳能发出来的电,电网没法所有蒙受。若是继续增添风能、太阳能的同时,大规模储能问题解决不了,只能废弃更多。

  那么怎么办?我们提出来就像把太阳能和风能转成一个液体,类似甲醇这样常温常压是液体的物质,用它来储氢,那么今天液体能源的所有新的观点都可以应用了。

  甲醇是在应用端毗邻太阳能和氢能的载体

  正如南方科技大学校长、原清华大学副校长薛其坤院士跟埃隆・马斯克对话提到的,未来手艺的推翻式创新在于太阳能和氢能的可延续循环。

  我以为大规模应用的方式是把风能、太阳能的储能以液体的形式储存。今天是甲醇,未来也可能是其他更好的液体。把风能、太阳能以液体形式储下来,再行使人类用几万亿美元建的液体基础设施,就可以做到碳中和,而且也可以让电动车和燃料电池有更大的生长。

本文首发于微信民众号:阿尔法工厂研究院。文章内容属作者小我私人看法,不代表和讯网态度。投资者据此操作,风险请自担。

网友评论

1条评论