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新型铝合金测试意外产生大量氢气,如何利用大家还在考虑

 电车 2017-08-10


位于马里兰州阿伯丁试验场的美国陆军研究实验室正在研发高强度军用合金。研究人员在对其中新型铝合金做常规测试后意外发现,新型铝合金和水融合会发生强烈反应,产生大量氢气。

这通常不会发生在铝金属上。

理论上,还原性高的铝和水会发生化学反应,并释放氢气。但实际上,铝和水反应后会迅速在表面形成氧化层,导致反应缓慢,只有在极高的温度下,或者加入催化剂才能正常反应,并且效率不高,需要几个小时才能获得够用的氢气。

新型铝合金则是由一种微米级别的高密度铝粉和多种排列在特定纳米结构中的金属合成。让水和这种铝合金混合,会立刻产生大量氢气、氧化铝或者氢氧化物。

研究团队领导者 Scott Grendahl 说:“新合金在不到 3 分钟的时间里就能实现数倍于普通反应的氢能释放效率。此外,新材料比同等重量的锂电池提供至少一个数量级的能量。而且与电池不同,它可以保持稳定并长期反复使用。”

陆军军队开始用这种材料为小型无线电控制的遥控坦克提供动力,实验室的目标是进一步扩大这种新型铝合金的产量。

在对于下一代清洁能源的设想中,氢气是最早被研究、也是最具诱惑的一种。它无处不在,使用上也没有任何污染。对于车企和航空公司来说,氢能源动力设备的研发一直没有停止。

丰田在 2015 年 1 月的 CES 展会上发布了一款名为 Mirai 的氢能源汽车,这个名字在日语里是“未来”的意思。这款车使用燃料电池技术。在车辆行驶过程中,燃料电池按需让氢气和氧气产生化学反应产生能量和水。关键是,丰田 Mirai 的售价为 5.75 万美元,这和宝马入门款价格相当,这让普通家庭也有能力购买氢能源汽车。

波音公司在 2008 年 4 月首次成功试飞了氢燃料电池为动力的小型飞机。波音公司称这在世界航空史上还是首次。小型飞机起飞和爬升过程中使用了传统电池与氢燃料电池混合电力,在巡航飞行后,飞机切断传统电池电源,只靠氢燃料电池提供动力。

美国汽车创业公司“尼古拉汽车”(Nikola Motor)也在 2016 年 5 月发布了氢能源卡车。这个名为尼古拉一号 “Nikola One” 的重型卡车配备了 300 千瓦功率的氢燃料电池反应堆来产生电力,加满一箱氢燃料能行驶 1900 公里。

但氢气在运输和存储上的缺点制约了氢能源汽车和飞机的发展。氢气的运输途径一般有高压氢气和液氢两种。由于氢气的密度很低,单位能量体积太大,达 390 升/千卡,是石油的 4,000 倍,即使用液态氢,体积仍然很大,占车内空间太多。

加氢站的数量稀缺也让氢能源汽车很难在日常中看见,根据 netinform 网站的统计,截止到2017年1月,全球正在运营的加氢站数量仅为 274 座。目前有106 座位于欧洲,101座位于亚洲,64座位于北美,2 座位于南美,1 座位于澳大利亚。中国目前只有在北京建立了 1 座,计划今年在上海建立新的加氢站。

美国和中国加氢站数量

新型铝合金能解决氢能源运输的问题,运输固态稳定的铝合金到加氢站后再生成氢气。但这种新型铝合金本身产量的问题又增加实现这种可能的难度。


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