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【科技】俄羅斯科學(xué)家提出用甲醇為電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電

2021-07-26
來源:蓋世汽車

  據(jù)外媒報(bào)道,俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)(Ural Federal University)的Sergey Shcheklein教授和Aleksey Dubinin教授研發(fā)了一種采用甲醇為電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電的技術(shù)。

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  Sergey Shcheklein教授(圖片來源:烏拉爾聯(lián)邦大學(xué))

  烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)的Sergey Shcheklein教授是核電站與可再生能源部門的負(fù)責(zé)人,他表示:“我們將甲醇倒進(jìn)油箱,甲醇加工成氣體混合物的空氣轉(zhuǎn)化器也會(huì)直接安裝到車上。由氫氣和一氧化碳組成的混合物或合成氣體體積會(huì)很小,這對(duì)于目前電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言,是非常必須的?!?/p>

  該合成氣體被注入到基于固體氧化物燃料電池(SOFC)的電化學(xué)發(fā)電機(jī)中,氫氣在SOFC陽極中被氧化,此種化學(xué)反應(yīng)的能量會(huì)被轉(zhuǎn)化為電能。一氧化碳會(huì)進(jìn)入到一個(gè)單獨(dú)的燃燒室,并在燃燒室中被空氣氧化,釋放出熱能。此種熱能被用于使甲醇汽化,并將涉及到將甲醇轉(zhuǎn)化為氣體混合物的催化劑加熱,所剩下的二氧化碳排放量幾乎可以忽略不計(jì)。

  甲醇是一種非爆炸性物質(zhì),是一種簡(jiǎn)單的酒精,其生產(chǎn)也很廉價(jià):能夠從包含植物生物質(zhì)和固體生活廢料等任何有機(jī)資源中獲取。同時(shí),采用SOFC的發(fā)電設(shè)備的電效率超42%。相比之下,對(duì)于將液體和氣體燃料轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率而言,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是25%,而汽油發(fā)動(dòng)機(jī)約為20%。

  在分析了220多個(gè)實(shí)驗(yàn)后,Sergey Shcheklein和Aleksey Dubinin想出了采用甲醇的技術(shù)??茖W(xué)家們?cè)噲D從煤、天然氣、石油產(chǎn)品等各種天然碳?xì)淙剂现蝎@取合成氣體。事實(shí)證明,使用甲醇開發(fā)的技術(shù)簡(jiǎn)單,能耗和能源損失最小,效率高。

  Sergey Shcheklein表示:“換句話說,與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)相比,生產(chǎn)一單位的能量所需的燃料和氧化劑更少了。因此,從大氣中消耗的空氣更少了,所生產(chǎn)的二氧化碳以及其他威脅生命的二氧化氮等燃燒產(chǎn)物的數(shù)量也明顯減少了?!?/p>

  此外,甲醇還適用于烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)科學(xué)家們正在解決的另一項(xiàng)任務(wù),即利用核能源生產(chǎn)SOFC的原材料。

  將碳?xì)淙剂限D(zhuǎn)化為氣體混合物需要高溫,這是現(xiàn)代氫水核反應(yīng)堆所無法提供的,而且其熱力學(xué)勢(shì)幾乎是原來的一半。與此同時(shí),采用現(xiàn)代核反應(yīng)堆(如快中子反應(yīng)堆)不僅能夠從甲烷中獲取甲醇,而且是最有效的能源途徑。

  Sergey Shcheklein教授和Aleksey Dubinin教授所提出的甲醇加工技術(shù)也適用于能源和冶金行業(yè)。

  據(jù)上述科研人員所說,考慮到現(xiàn)有的石油與天然氣消耗量,此類能源在未來60年內(nèi)足夠人類使用。同時(shí),化石燃料新礦藏的開發(fā)導(dǎo)致了北極等生產(chǎn)區(qū)域的退化,導(dǎo)致永久凍土的融化以及釋放了大量的甲烷,從而加劇了溫室效應(yīng)以及臭氧損耗,即問題是碳?xì)淙剂先紵a(chǎn)物的排放會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。

  另一種發(fā)電方法是采用固體氧化物燃料電池(SOFC),這是一種環(huán)保產(chǎn)品,效率高達(dá)70%,甚至更高,能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

  固體氧化物燃料電池以氫燃料為燃料,氫是儲(chǔ)量最豐富的元素,簡(jiǎn)直取之不盡,而且還環(huán)保。氫與電化學(xué)發(fā)電機(jī)的結(jié)合使用為電動(dòng)交通方式開辟了廣闊的前景,提高了任何規(guī)模車輛的能源效率和環(huán)境安全性。在此種情況下,有害物質(zhì)的排放要么為零,要么是減少了數(shù)十倍或數(shù)百倍。

  不過,獲取純氫相當(dāng)困難,因?yàn)槠浜苋菀走M(jìn)入化學(xué)反應(yīng)。此外,氫的流動(dòng)性高,氣態(tài)比體積大、具有潛在的爆炸風(fēng)險(xiǎn),需要復(fù)雜的存儲(chǔ)和運(yùn)輸技術(shù)。同事,現(xiàn)有的制氫方法屬于能源密集型法,需要大量的電能。傳統(tǒng)的來源是煤炭天然氣和石油。因此,采用氫氣的益處顯而易見,而將氫技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于交通運(yùn)輸行業(yè)還不可能。不過,在21世紀(jì),仍然有可能生產(chǎn)氫氣以獲取原子能和水力能源,各種類型的可再生能源都能夠消除上述缺點(diǎn),并實(shí)現(xiàn)氫燃料所具有的所有優(yōu)點(diǎn)。

  來源:蓋世汽車

  作者:Fairy




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