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标题: 石油石化前景“汽车水燃料，将全面替代汽油” [打印本页]

作者: 落魄狭 时间: 2011-4-14 13:44:58 标题: 石油石化前景“汽车水燃料，将全面替代汽油”

本帖最后由落魄狭于 2011-4-14 13:48 编辑

一种历经11年研究的新型汽车燃料——水燃料将全面取代汽油和柴油。在一百升水中只需加入5克水燃料添加剂即成为水燃料，成本接近于零，任何燃油发动机无须改造即可直接使用。
据介绍，水燃料的关键技术在于添加剂。这种特殊的添加剂曾于2003年列为国家绝密技术，处于某种考虑，至今没有申请专利。其原理是强力打开水分子链以将水裂解为氢气和氧气。
记者就此走访了国家科技部和国家发改委。有关部门负责人表示，中科院的水燃料早在1996年就列入了国家重大火炬计划项目，目前已经通过全面测试和验收。它的研制成功，在世界文明史上具有划时代的意义。国家发改委已初步决定在今年5月中旬在全国推行水燃料，从2008年开始，全国城镇汽车不得再使用汽油和柴油。
今天记者就此事打电话与中石油和中石化，询问是否会因为水燃料的推出而造成石油行业人员的大规模失业，有关人员表示国家发改委已有相关计划，比如会由内销全部转为出口。

据国外媒体报道，对连日暴涨的汽油价格已经招架不住了吗？一家日本公司发明了用水驱动的环保汽车，不能不让人大吃一惊。Genepax在6月12日在大阪公布其新研发车型，这种车仅需要1公升水即可以80公里时速跑一小时，而且雨水、河水或海水，任何水均可。“只要你手里有瓶水加进去，它就能跑动，”Genepax的首席执行长KiyoshiHirasawa表示。

　　Genepax解释说，他们利用一种名为“水能量系统(WES)”新燃料电池系统技术，利用水来充当燃料，且不排放二氧化碳。此系统将外来的水和空气分别供给此燃料电池和空气电极，从而产生出电力。该公司在6月12日在大阪会馆举行的新闻发布会上说，此系统的基本发电原理类似于平常的氢燃料电池，当水被注入位于车尾的水箱后，里面的发电机就会将水分解，并用其产生电力。

　　据该公司介绍，此系统的主要特征是使用了一种名为膜电极组(MembraneElectrodeAssembly，MEA)的技术，可以将水通过化学反应分解为氢气和氧气，进而以此推动汽车前进。虽然该公司并没有透露详细的技术细节，不过可以成功采用此技术让MEA利用水生产出氢来，KiyoshiHirasawa表示。这一化学过程类似于氢化金属和水反应产生氢，但他们表示这种技术效率是目前为止最先进的，比现有的技术效率更高，成本也更低，能让水产生更长时间的氢。

　　Genepax公司，在此新技术下，此燃料电池只需水和空气就能制造出氢，因此就可以不用再配备贮存高压氢的油箱了。而且，膜电极组不需要特殊的催化剂，只需一些稀有金属如铂，这在现有的系统中也存在。

　　不像直接甲醇燃料电池(DMFC)使用甲醇当燃料，此新系统不排放二氧化碳。此外它的寿命可能更加长久，由于传统燃料电池中一氧化碳会导致催化剂中毒而导致其催化性能被削弱，相反此新系统的燃料电极上不会产生一氧化碳，从而能延长其使用寿命。据测算，其寿命可达1年以上。该公司计划收集更多的有关此产品寿命的数据。

　　在新闻发布会上，该公司展示了一个输出功率为120瓦的燃料电池堆和一个输出功率为300瓦的燃料电池系统。在演示中，此120瓦的燃料电池堆首先由干电池驱动的水泵提供了水，当它发电时，即使在水泵关闭后，它也能运转起来。这时，此燃料电池堆的电压为25-30伏。因为此燃料电池堆由40节电池排列而成的，其每节电池的输出功率为3瓦或以上，电压约为0.5-0.7伏，电流约为6-7安。由于此电池的反应面积只有10x10厘米，其电力密度可能只有不到每平方厘米30毫瓦。

　　与此同时，通过泵加入水和空气之后，此300瓦的燃料电池系统也被激活了。在演示过程中，Genepax用此系统开启了电视和带铅酸充电电池的照明设备。此外，此300瓦系统还被安在由Takeoka迷你汽车制造公司生产的紧凑型电动车“Reva”的行李箱中，在此系统的驱动下，此电动车确实被开动了。

　　Genepax公司最初计划生产一种500瓦的系统，但没有及时生产出用于MEA的特殊材料，最后只生产出了这种300瓦的系统。他们正在为其申请专利，并且希望未来和日本汽车制造商展开合作。该公司打算将来供应一种1千瓦级别的这种发电系统，供电动车和住宅使用。除为用此系统驱动汽车之外，该公司还期望将它用作发电机，给电动车的充电电池充电。

　　虽然该车所使用的发动机目前的造价高达2,00万日元(约18522美元)，但是公司称，如果能够实现量产，则可以将成本降低至50万日元(约合3.2万人民币)。如果成本能下降到这一水平，该公司认为他们的燃料电池系统可以匹敌太阳能电池系统。(尼特)

　　从水中提取氢气并以此作为燃料是多年来科学家们努力的方向，尤其是在石油等化石燃料的短缺问题日益凸显的今天，这种研究的意义更是引起了很多人的关注。而日前一家名为Genepax的日本公司就开发了一款完全用水和空气做燃料的汽车。

　　这款汽车使用了一种名为膜电极组(MembraneElectrodeAssembly，MEA)的技术将水分解为氢气和氧气，进而以此推动汽车前进，而且整个过程不产生任何的污染气体。虽然该公司并没有透露详细的技术细节，不过他们表示这种技术效率是目前为止最先进的，比现有的技术效率更高，成本也更低。

　　虽然该车所使用的发动机目前的造价高达2,000,000日元，但是公司称，如果能够实现量产，则可以将成本降低至500,000日元(约合3.2万人民币)。

　　“水汽车”续：日本Genepax公布原理

　　据日经BP社报道Genepax于2008年6月12日公布的以水和空气发电的燃料电池系统“WaterEnergySystem”，其部分反应原理本站已有报道，即在燃料极侧使金属或金属化合物与水发生化学反应从而提取氢气。

　　该系统采用了常温下可与水发生氧化反应的金属或金属化合物。可与水发生反应的金属有锂(Li)、钠(Na)、镁(Mg)、钾(K)及钙(Ca)等。该系统的特点是通过控制金属或金属化合物的反应性，以达到可长时间使用的目的。

　　此次发布的系统在MEA(膜/电极接合体)燃料极内部，有载有上述金属或金属化合物的沸石等多孔物质。氢生成反应的生成物溶于水，可与系统中的水一起排出。反应结束后，氢的生成和发电就会停止。

　　另外，该公司正在讨论该系统的实用化并进行评估实验，今后将公布实验数据。
http://www.ntem.com.cn/ntem/about.jsp?informationid=200902021630315975&information_sort=02

作者: 落魄狭 时间: 2011-4-14 13:48:13

汽车不用油？有望解决石油短缺问题的替代燃料

除本身利益以外，至少有两个原因使得电子工程师十分关注运输业中可替代燃料开发。对于电源工程师来说，未来大多数汽车极可能使用电动机，或者是单独使用，或者是以某种混合形式使用。对数字技术高手来说，在汽车以及整个分布链上都有控制和监测的机会，这听起来好像是工作或者机遇。
发展的源动力
毫无疑问，最近的汽油价格引起了人们的关注。人们肯定注意到，我们正在使用大量的石油燃料，并从产油地进口大量石油(见图1)。这样就要考虑可替代的燃料。从整个大的方面来看，石油燃料的替代品将影响从发电到取暖，以至运输的许多领域。但对开车有什么具体的影响呢？
在了解车辆动力装置怎样产生动力以前，我们先看一下其本身。借用达尔文的比喻，目前最成功的新物种就是汽油/电力混合汽车，就好像虽然刚刚进入到了有袋动物阶段(不再是孵卵动物)，但还不是真正的哺乳动物。
最成功的亚物种的代表是丰田的Prius，在其中，启动电动交流发电机组合到常规燃气电动机传动链上了。本田的方法更精致一些，他们使用一个电动原动机和一个保持电池充满电的燃气发动机。总有一天，真正的哺乳类将是全部电气化的。但是，像负鼠和袋鼠一样，这些汽油-电动解决方法将会找到适合其将来生存的生态环境。
纯电动汽车已经制造出来了，有些还已经商用了，但是它们面临许多天敌。尽管如此，仔细研究一下已经过时的东西还是很有启发性的，看到幸存者如何成功地应对其竞争对手也是令人鼓舞的。
在今年3月，主编Mark David和我与通用汽车公司先进汽车技术中心的工程师见面时，他们给我们展示了从其EV-1车上回收的各种零件。EV-1项目从1996年延续到2003年。通用汽车公司制造了1000多辆汽车，将其租出三年(仅在加利福尼亚和亚利桑那)。
在该项目进行时，送回的汽车被重新整修、升级，再租出。使用一个早期铅酸电池，EV-1可以行驶55～95英里；用后来的镍金属氢化物(NiMH)电池，可以行驶75～130英里。可惜，到2003年之后，这些汽车中的大多数都被回收并销毁了。
令我震惊的是，在该项目实施的7年中，EV-1电子设备的体积和成本的减少程度。EV-1的第一个逆变器的体积与电冰箱门差不多大，而最后一个体积还不到其四分之一。充电站体积的变化也差不多。通用汽车公司的工程师表示，材料费用也降低了。
丰田的全电动RAV4 SUV也有一个类似的租赁项目，该项目结束时，公司将拆卸并销毁这些汽车，但在一个强大的平民抗议面前缓和了下来。我家屋顶的太阳能电池承包商就有一辆这种RAV4，要从他那而收回RAV4就像要把John Wayne的六发左轮手枪收回一样难。
通用的EV-1和丰田的电动RAV4是准产品汽车，本田的EV-Plus和通用以及福特的小型货运汽车也是。但它们后来怎样了呢？
通用为我们展示了几个电池供电的S-10小型货运汽车，这些车装有114马力三相液冷式交流感应电机驱动前轮，以及独立后轮轮毂电动机
这些车与通用汽车公司出租和销售给一些少量挑选用户的1998版S-10电动研究型车极其相似。只是，这些车现在已经装上了轮毂电动机。
在新版车中，驾驶员加速时，轮毂电动机扭矩增加了60%。每一个都产生25 kW的功率，也使每一个后轮的重量增加了33磅，这也是没有在前轮使用的原因。另外，也增加了防滑控制的可能。
另外，福特在1998～2004年间出租EV Ranger，2004年全部召回。而本田为有利于Insight车型的发展，放弃并召回了EV-Plus。
用氢驱动汽车
如果你采用燃料电池，就可以说是以氢驱动车的，但是除非有专用电源，否则实际上还是用电驱动的。(除福特的F-350 6.8升、V-10纯氢驱动内燃发动机概念小货车以外)。实际上，从本质上说，氢是一种能量储存和运输媒介。
Mark和我参观通用时，对早先的EV-1纪念车观察较少，更多的是看并驾驶该公司最新的概念车——HydroGen3。该纯电池、电动改进型Zafira A由欧宝(Opel)在欧洲销售，同时以其他通用汽车公司的品牌在世界各地销售(见图4)。该车上的惟一常规电池是启动计算机的电池，车上的200个微型燃料电池很容易装在Zafira发动机舱中，燃料电池产生大约200V电压。一个DC-DC转换器给发电机产生320V电压。
加注3.1kg氢，储存在一对10,000磅/每平方英寸油箱中，该油箱位于后座下。其压力为常规工业气体压力的3倍，所以，想起来还是有些可怕。但是，绝大多数工程师也不大在乎坐在几乎空的常规汽油箱上。
根据其所值，1公斤氢与1加仑汽油产生的能量几乎相等。但是如果不用效率数，将其与现实世界联系起来并不容易，而效率数不容易得到。用HydroGen3来替代这种方法。其行驶范围为150～180英里，即50～60英里/氢等效1加仑汽油的氢。最大速度为99英里/小时。在车内有４名健康美国男子的情况下，加速平稳。
通过比较，1.6升常规发动机Zafira A能在适度的13.4秒之内加速到62英里/小时，最高速度为109英里/小时。以法定标准英里/加仑的欧洲测量效率标准衡量，城市为30.1，城市远郊46.3，混合的为38.7。对最后一个数字，给定车辆的12.5法定加仑油箱，行驶距离则为480英里。
HydroGen3表明了现在可以使用一个气体氢燃料电池产生电力的电气发电机，制造欧洲标准尺寸小型车。除行驶距离减小60%以外，它能达到欧洲标准尺寸小型车的其他各种性能。迄今为止还是很好的。但氢从哪里来呢？
用我们今天的方法获取氢不是解除对石油的依赖的有效方法，这是因为大多数氢来自天然气。在该过程中，有些气体燃烧产生蒸汽，蒸汽加热到700°C～1100°C时，与天然气中的甲烷成分反应，产生一氧化碳(是一种温室气体)和氢。该过程可扩展至更低温度，通过使一氧化碳与更多的水反应，产生更多的氢。
电解水是另一种替代方法。尽管如此，是否实用还得看经济因素。目前，消耗的电比产生的氢所花费的费用高。有一种称为高温电解(THE)的工艺，使用核反应堆产生的热，其效率提高一倍。但是，这显然还需要商业化
HTE的吸引力在于，同一个核电站可以在白天为电网发电的同时，在夜晚产生能量储存用氢。当前，还没有工业装置HTE在运行。爱达荷国家实验室(Idaho National Laboratory)还在研究该技术的枝节部分。
更绿色(从字面上以及象征性来说)的产生氢的方法是使用藻类。通常，藻类细胞通过光合作用产生氧气。但是，除去硫以后，将会短暂产生氢。蛋白质聚集随后抑制了该过程。通过藻类连续产生氢似乎是生物工程学的问题。当然，创造用太阳能免费产生氢的藻类可能会碰到公共关系问题。
假设最终有了不使用石油的经济氢供应，下一个挑战是建立可以储存、运输和分配的基础设施。想想我们这些从事电子行业的人已经涉及日常处理大量液体氧，以及一些肮脏的气体，如硅烷、胂和金属有机物，发展一种安全的氢基础设施必定能够实现，更不用提大多数人自己加油这件事了。
对于发送问题，从供给源到消费者之间使用高压来运输和储存氢根本不实际。首先，将气体压缩到约30,000psi需要大量能量。因为液化需要消耗更多的能量，所以更不能考虑。
一个替代方法是将氢作为氨的成分来储存，氢可以通过催化重整装置，在转移点从氨中回收。另一个替代方法是作为金属氢储存，或者是硼氢化钠、氢化铝锂，或者是氨硼化氢。硼氢化钠是热门，因为它可以不用铂催化剂，直接作为燃料使用。另一方面，回收硼氢化钠耗能也很大。
储存在电池中的电能
对于像我的太阳能电池承包商和拥有全电式RAV4的人们，当听说到氢燃料汽车时，往往会反应强烈。他们崇拜其电池驱动汽车，指出通过简单使用现成元件，就可以达到2～3.3mi/kWh，而30mpg的车达到约0.9mi/kWh(假设1加仑汽油可以产生33.6kWh)。
但真实这么简单码？我住在硅谷，这里许多EV迷们自己改装车。一个海湾环境团体Acterra，花费了约7000美元将一辆MG Midget改装成一辆EV。(当然不是原装TD Midget，而是20世纪60年代版的)。像最初的Midget一样，EV版是虽然有其局限性，但你还是会喜欢上。最高速度为每小时65英里，行程约30英里。虽然魅力因素很高。
对于Acterra改装，去掉发动机、油箱、排气系统等。加上了一个20马力(最大60马力)。Prestolite系列直流电动机并通过一个适配板连接到标准变速箱，一个Auburn C600发动机控制器，12个12V、30XHS特洛伊高循环铅酸电池。用一个DC-DC转换器给一对凝胶电池充电，这些电池为12V前灯和类似的灯供电。
从商业的观点来说，保持EV不衰的是像三菱的Lancer Evolution MIEV这样的车。(其中的“I”表示轮内。)它的所有四个20英寸轮子都使用外转子发动机。每一个轮毂电机产生50 kW的功率和518牛顿米转矩。从零加速到60英里/小时用时不到8秒。最大速度约110英里/小时。能量来自一个锂离子电池。
纯电动车的缺点是行程和充电时间。我的太阳能电池板承包商的RAV4给出的出厂参数为，全充电情况下80～120英里。充电来自24个12V、95Ah的NiMH电池，其最大可能输出为27.4kWh。(实际行程取决于速度感应空气动力学阻力。最大速度80英里/小时，因而RAV4就是一个箱型猛兽。)
降低充电时间为电子工程师提供了一些有趣的可能性。在面向手提式设备和膝上型电脑的电池充电测量和充电电流领域，应用相当频繁。考虑如何把此种经验扩展到电动汽车电池中，会是很有趣的事。
在“泵”端，可以通过直接连接或感应连接充电。在后者中，将“操作杆”插入车上的槽中。操作杆包括一个变压器绕组，另一绕组就是车辆。操作杆显然具有安全优点。
有限的电池寿命似乎是所有电动车的伪缺陷。据电动研究院统计资料显示，“丰田的RAV4-EV使用原始NiMH电池成功运行了100,000多英里，预计可以达到130,000～150,000英里。”这比Electronic Design投稿人Bob Pease在其著名的1970 VW 甲壳虫中给出的英里数少不了多少。

作者: claudio728 时间: 2011-7-20 15:41:47

另外，该公司正在讨论该系统的实用化并进行评估实验，今后将公布实验数据另外，该公司正在讨论该系统的实用化并进行评估实验，今后将公布实验数据

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