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氫氣能源開發的未來藍圖

2002年11月23日

美國的先知者兼社會批評家裡夫金,提出了三個和人類的大部分問題密切相關的東西:石油、石油,還是石油。裡夫金把希望寄託於氫氣技術來改變世界。

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汽車工業正在研製氫氣推動的車輛圖片來源: Volvo Car Corp.

將來,所有人都將擁有足夠的能源。而且,它的開發利用方式,當然也是環保式的,不會對生態環境造成負面影響。遺憾的是,這還只是遙遠的未來藍圖。最近,第一屆德國氫氣能源大會在埃森市舉行。德國之聲記者在會上進行了採訪,瞭解目前氫氣能源開發的進展情況。

燃料電池問世

19世紀中期,大約是第一輛自行車成型的時代,英國物理學家格如夫,發明了一種混合氧氣和氫氣的方法,使得它們的混合氣體,不再是具備高度爆炸性的危險氣體,而是可以慢慢相互反應,生成電流的一種能源棗燃料電池問世了。今天,人們已經開發出小到火柴盒,大到貨櫃的各種規格、類型的燃料電池。

第一屆德國氫氣能源大會的組織者之一溫特教授介紹「燃料電池的應用領域,可以劃分為三類。」

可持續使用上百個小時的電池

「一類是用於移動式電子器件的,比如說我們的筆記型電腦,我們的手機,或者是電視記者使用的攝影機等等。在此,燃料電池的用處,主要是取代這些電器上的蓄電池。這些蓄電池一次充電的使用時間,大部分只有兩、三個小時。將來取而代之的燃料電池,將可以連續使用上百個小時,當然很棒。這將是燃料電池最先打入的市場。」

單單是功率為幾百瓦的燃料電池,就具備很大的市場潛力,比如說小型電動汽車,或者是電動摩托車,因為充斥許多大城市街頭的小摩托車,至今普遍使用的還是汽油,它們日復一日所排出的廢氣,已經令不少大城市幾乎窒息,迫使某些市政府不得不下禁令。結果是,電動摩托車的銷路大增。活躍於該行業的Fuel Cell Today公司預計今年的營業額將達一百萬。所有這些小摩托車,都在等待一個一次行駛距離可觀的燃料電池,投入市場。

燃料電池技術的第二步

溫特教授介紹說:

「這一類燃料電池,一經生產出來,就可以在市場上找到銷路,它們的價格在此並不起關鍵作用。在其它兩個應用領域,也就是大、小轎車,或者是房屋取暖方面,人們就得精打細算了。像德國,獨門獨戶的房子,或者是大部分的樓房,都在自己的地下室裡安裝著鍋爐,用來取暖和供應熱水。這些功率燒的是煤氣、天然氣、或者是重油。

燃料電池技術要走的第二步,就是在這些地下室裡,安裝固定式設備。這一步,將會在今後七、八年中開始邁出,然後繼續成熟、推廣。這將是一個巨大的市場。單單是在德國的地下室,我們就有1500萬個鍋爐。假如我們能夠用功率為5千瓦的燃料電池設備,取代這些鍋爐的話,簡單地乘一下,您就會得到75000兆瓦的發電量。這個數字,相當於我們今天電網上的供電總量。」

也就是說,聯邦德國地下室裡的鍋爐,屆時將可以生產出目前整個德國,包括核電站在內的總發電量。假如著名生產廠家利用燃料電池技術,將天然氣同時轉化成熱能和電能的努力,得以成功的話,這一幅藍圖,完全可能變為現實。屆時,當市場上,比如說工廠企業,對電能的需求量,就像目前這樣,開始增長時,人們甚至可以通過網路,將成千上萬家住宅,連接到聯合供電系統中,構成一個虛擬的大型發電站。

只不過,燃料電池這個魔術匣子,就像所有新技術,在起步階段時,經常遇到的情況一樣,目前還面臨著一系列的材料和費用問題,有待解決。上面描繪的這種藍圖,其氫氣的來源,是天然氣。天然氣主要是由甲烷組成的。隨著時間的推移,技術的成熟,人們也可以向天然氣中,混入越來越多的純氫氣。

氫氣推動的汽車

最後,第三個階段,是把大功率的移動式燃料電池,安裝到汽車的馬達箱裡。雖然工業界出於技術困難和費用問題,把他們推出氫氣車輛的預測向後推遲了,但是,他們在這一方面的開發工作,卻依然緊鑼密鼓。氫氣推動的大轎車和卡車,已經處於試用階段了。未來能源論壇的法棱霍特教授保證道,燃料電池,將在汽車領域,充分顯示出它的效率。他介紹說:

「使用燃料電池,您頂多只會丟失三分之一的能量。但是假如您看看今天普遍使用的燃油馬達的話,您就會發現,汽油的80%能量,都白白消耗了,只有20%才真正落到路上,也就是說,轉化成動力,帶動車輪,而燃料電池的能源利用率是65%,所以它才如此有利可圖。這也意味著,我們可以非常節省地利用我們的資源。」

當然,在做總體評價時,也必須考慮氫氣的來源和生產問題。在這一方面,目前看上去,並不令人樂觀。可以想像的是,從可再生能源中,比如說生物量中嬴取氫氣,或者是碳水化合物形式的氫氣。