氫能作為一種環(huán)保綠色新能源，越來(lái)越獲得市場(chǎng)的認(rèn)可。然而，氫氣的制備和儲(chǔ)存都還有著較大的探索空間。日前，我國(guó)科研人員的一項(xiàng)研究公開(kāi)發(fā)布，通過(guò)搭建新型光熱系統(tǒng)，讓氫能的制備效率提高了6倍。未來(lái)的我們，也許還能開(kāi)著氫能源私家車(chē)駛上高速公路。
揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞?dòng)浾?楊甜子
大顯身手
氫能源既可讓載人客車(chē)跑起來(lái)
也能“推動(dòng)”火箭發(fā)射
很多人概念里的“氫”真的很輕，只要充進(jìn)氣球里，氣球就會(huì)立刻飄起來(lái)。但需要的時(shí)候，“氫”也能很“重”，可以讓載人客車(chē)跑起來(lái)。南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院副研究員張凱告訴記者，在北京冬奧會(huì)上，綠色環(huán)保的氫能源“大顯身手”，不僅主火炬燃燒使用的是氫能，就連賽場(chǎng)上的客車(chē)使用的也是氫燃料電池。數(shù)據(jù)顯示，2022年北京冬奧會(huì)張家口賽區(qū)投入氫燃料電池汽車(chē)710輛。整個(gè)冬奧期間，共有1200多輛氫燃料電池車(chē)運(yùn)行，在奧運(yùn)史上是數(shù)量最多的，同時(shí)也是服務(wù)于冬季奧運(yùn)會(huì)中數(shù)量最多的。
“其實(shí)，在2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)期間，氫燃料電池車(chē)就已開(kāi)始‘上崗’?！睆垊P告訴記者。
“在航天領(lǐng)域里使用，它甚至能‘推動(dòng)’火箭的發(fā)射?！睆垊P告訴記者，“航天燃料中，液氫和液氧是重要組成部分，不僅環(huán)保，而且推力大，對(duì)于火箭發(fā)射來(lái)說(shuō)是很好的推進(jìn)劑?！?/p>
在我們的日常生活中，氫能也開(kāi)始逐漸“落地”，“比如，在工業(yè)生產(chǎn)中，氫就是一種必不可少的原料。在農(nóng)業(yè)、美容養(yǎng)生等多個(gè)領(lǐng)域，氫也能起到重要作用。”
主要特點(diǎn)
綠色環(huán)保，但制備成本太高
張凱向記者展示了一組數(shù)據(jù)：作為宇宙中分布最廣的物質(zhì)，氫具有燃燒熱值高的特點(diǎn)，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，因此它是世界上最干凈的能源，資源豐富，可持續(xù)發(fā)展。氫能研究院執(zhí)行院長(zhǎng)、清華大學(xué)副教授王賀武曾對(duì)氫能的大面積使用做過(guò)解讀：理想狀態(tài)下，1公斤氫氣能替代約5升柴油的消耗量，約減少15公斤的二氧化碳排放。與柴油、汽油等傳統(tǒng)燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。長(zhǎng)期來(lái)看，對(duì)于減輕溫室效應(yīng)有不小影響。
不過(guò)，張凱告訴記者，我國(guó)的氫能源目前更多的還是從化石原料中提取，存在高成本高能耗、技術(shù)瓶頸、缺乏可持續(xù)發(fā)展模式這三大“難關(guān)”。
最新研究
搭建新型光熱系統(tǒng)
氫能源制備效率提高6倍！
此次河北大學(xué)科研人員的最新研究發(fā)現(xiàn)，便是在氫能的制備效率上有了突破。河北大學(xué)物理學(xué)院研究員李亞光團(tuán)隊(duì)最新在《自然通訊》上發(fā)表的一項(xiàng)研究成果顯示，通過(guò)構(gòu)建新型光熱系統(tǒng)，6㎡正常光照面積日均產(chǎn)氫量可以達(dá)到23.27m3，有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；彝怅?yáng)光驅(qū)動(dòng)甲醇重整制氫。
“科研人員搭建的新型光熱系統(tǒng)，提高制備氫能效率的關(guān)鍵便在于一種特殊的膜?！睆垊P拿讀者們最熟悉的太陽(yáng)能熱水器做了一個(gè)類(lèi)比，“普通的太陽(yáng)能集熱管中，太陽(yáng)光透過(guò)玻璃管被熱水管外壁所涂的黑色薄膜吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱量，但黑色薄膜自身還會(huì)在近紅外波段發(fā)出長(zhǎng)波輻射，導(dǎo)致所吸收的太陽(yáng)能部分損失?！?/p>
在這個(gè)新型的光熱系統(tǒng)里，這張?zhí)厥獾哪た梢愿咝仗?yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為熱量，同時(shí)其近紅外波段的輻射能力顯著降低，從而大大提升了太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化利用，使系統(tǒng)在較低輻照下達(dá)到了很高的溫度，加速了甲醇和水的裂解，實(shí)現(xiàn)了氫能源的高效制備。
根據(jù)已經(jīng)公開(kāi)的數(shù)據(jù)，這種新型光熱系統(tǒng)制備氫能的效率，是目前文獻(xiàn)報(bào)道的光催化產(chǎn)氫效率的6倍。
展望未來(lái)
降低成本后，氫燃料電池車(chē)或?qū)⑵占?/strong>
這樣的畫(huà)面完全可以暢想，未來(lái)的“加油站”即將升級(jí)成“加氫站”，市民開(kāi)著氫燃料電池車(chē)進(jìn)入“加氫站”，為新能源汽車(chē)的氫能高壓氣罐加滿(mǎn)氫能源，一腳油門(mén)，再次上路。
“目前，我國(guó)的科研工作者和部分汽車(chē)制造企業(yè)已經(jīng)在氫燃料電池的研發(fā)上下了‘苦功’，未來(lái)，我們還要克服氫能制備的成本問(wèn)題，成本一旦降低，氫燃料電池車(chē)真的有望走入尋常人家?！睆垊P說(shuō)。
