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主题:【25个科学问题翻译】何时何物来换油? -- ArKrXe

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家园 【原创】乱弹---氢动力汽车

打倒水风,此妖道到处散播谣言,说俺偷工减料,横,俺不是在原文后面加了一些 自己的看法吗?得了,再添上一些吧。

在原文中提到了石油的替代能源问题,各种新能源,诸如太阳能,风能,核能,生物能等等都是很好的选择,而且也很丰富。但是石油之所以被称为现代工业的血液,并不仅仅在于它为人类提供能源,它也为我们提供原料,这双重的特性使得其地位在现阶段无比的重要。

举个例子,现在时兴购买私家车,你可知道这一辆车上除了金属部件以外,其他几乎所有的部件都直接或者间接来自石油?再看看你个房间,你的身上,各种塑料制品,合成纤维,等等等等,都是建立在石油的基础上的。甚至连分馏剩下的‘渣滓’---沥青,也是修桥铺路的重要原料。

另外,现代庞大的汽车、航天工业和运输业是建立在内燃机的基础上的,而最能发挥内燃机效能的燃料还只有石油制品(汽油,煤油,柴油等等),注意这里的石油不仅仅是一种提供能量的能源,更重要的是提供了人类文明一刻也不能缺乏的‘机动能力’(Mobility)。举个例子:大家爱比较中美军事实力,在某种程度上说,美军比中国军队的一个极大的领先优势就是其部队快速远程的‘机动能力’。

个人认为,石油被用来仅仅发电其实是相当地可惜的,有限的石油一定要精心规划,小心使用,才能发挥最大的效益。

抛开化工原料不谈,有没有什么能源能在各个领域全面替代石油呢?应该说是有的,现在一个非常被看好的是‘氢能’,氢气是一种高效,高洁的能源,在空气中燃烧生成的产物是水,对大气没有任何污染,对气候的冲击也不大(顶多使你的城镇整天雾蒙蒙的,不怕,这对皮肤有好处,嘻嘻!)。

但经过几十年的努力,氢能的大规模开发仍然不尽人意,更别提氢动力汽车了,佚今为止,全世界的氢动力汽车仅有样车,数量也只有百台左右。这里主要的技术难关在于氢的储存,运输,和如何安全便利的使用上。直接在汽车里使用氢气是非常危险的,气态氢要用高压钢瓶,液态氢需要高效的保温容器,这就像带了个大炸弹到处跑,吓人。

所以要固态储氢,一些金属或合金(exp. Pd钯)可以吸收相当于自身体积几十甚至上百倍的氢气,但这玩意儿是‘贵金属’---真是TMD贵,实验室玩一玩可以,推广到几百万辆车上去,悬。另外,即使找到了便宜的储氢材料,这材料还有满足许多物理、化学、甚至生物上的要求:是否耐得住温度变化,是否有毒,是否能多次使用,是否会长毛…..哎,路长着呢。

现有的内燃机设计也跟不上趟了,以普通汽车为例,他们使用汽油发动机,汽油被喷入气室(Chamber),被活塞压缩发热,被电火花点燃燃烧产生动能。因为汽油是液体,不用很高的气压,气室便可容纳足够的燃料推动活塞。而如果是氢气呢?总不能让气室在氢的沸点以下工作吧?而如果用高压,发动机基本也都得变成可能的炸弹。

更合理的路子是燃料电池(Fuel Cell) ,氢气不再是以燃烧的方式产生能量,而是以电化学的方式产生电能,从而驱动车辆。这是一个非常复杂的系统,是对现代材料,物理,化学和工程的一个极大挑战。下面是一个FC的示意图。

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非妹妹笑了,这不就是华夫饼干么?对,很像,但不能给驴子吃,有毒,嘿嘿。

即使这一套系统在实验室测试成功了,当应用到真正的汽车上时还要面对无数的挑战。举个例子:空气中的灰尘对汽油发动机有所影响,但未必能使其停止,而对于FC来说,被灰尘玷污的膜几乎就是废物。有人说,可以加过滤装置,滤掉灰尘呀,OK,那么空气中的各种其他成分呢?比如二氧化硫分子,比如氮氧化合物,这些哪怕是痕量都可能对FC的膜产生破坏,好,咱们再加过滤装置,要不然自带氧气钢瓶得了,可是,那车得多重,得多昂贵呢?

罗嗦了一大堆,其实就是想说明一点,咱们习以为常的汽车发动机其实是一个经过长久考验的,凝聚了无数天才的智慧和汗水的产物,别那它太不当一回事。再就是,小规模和大规模不一样,实验室和实际仍然有很大的差距,而唯有实际才是验证一项技术成功与否的终极舞台。

还想多一句嘴,诸如能源开发这一类的科研,决不是靠一个人,一个小组,甚至一个国家(甚至美国也要寻求合作)就能完全胜任的,这是一个全人类的任务,是一个漫长而又艰苦的积累的历程,总想着一步登天,是会摔得很惨的。记得某部军事小说中有一种神奇的电池,好像叫‘金龙电池’,那玩意儿贼猛,高电压,能串联,可重复充放电,内阻小,重量轻,便宜量又足,连潜艇飞机甚至卫星都用它,从发现到推广到全世界才几年时间。老师们,同学们,真心说一句,虽然看着很过瘾,但这真的只是个‘小说’,俺不敢相信,谁让俺们搞科学都挺实在的,或者说挺傻的呢。

但电动汽车倒的确是我们应该努力的重要方向,这里就不细谈了。

关键词(Tags): #燃料电池#电动汽车元宝推荐:不爱吱声,
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