从逻辑上来讲氢是很有发展前景的燃料。在过去的几个世纪,美国的主要能源来源在不断变化。从木材到煤,石油,天然气。从每一个时期的发展来看,燃料中碳的成分在不断减少,而氢的成分在增加。
彼德 · 哈佛曼是《氢元素》—书的编辑,自70年代以来,他对这种既无污染又取之不尽的能源已经听到了种种夸张的预言,他总认为此事一直“毫无进展”,但是现在他也看到了令人乐观的前景。
· 在西德的一个500瓩能力的发电厂利用太阳能生产氢,西德和沙特阿拉伯正合作在利亚德附近建造一座类似的设施。
· 大约有20种型号的奔驰牌轿车和卡车是以氢气为动力的,BMW公司已经生产出几种以液氢为燃料的轿车,并准备在90年代初以100辆氢燃料运输车作试验。
· 欧洲共同体拨款420万美元用于研究开发用剩余的水电能生产氢,这项研究正在魁北克的一个水力发电站进行,生产出来的氢由横跨大西洋的油轮进行运输。
氢能替代我们现在使用的各种非再生燃料,还可用于贮存像太阳能,风能这一类断续的能源。例如,用太阳能发电生产氢,能量就能以氢的形式贮存起来以备所需或用管道输出提供给用户。
当氢在空气中燃烧时,只产生蒸汽和极微量的氮氧化物,因此这类燃烧不会产生大气的温室效应和酸雨。不像原油和其他的矿物燃料氢无需从地下抽取,只需将电通入水中即可制取,这个过程叫做电解。
德克萨斯A&M公司的电化学家约翰 · 阿伯兰贝认为,这种无污染能源面临的一个主要问题是价格,美国航空航天局的火箭和航天飞机所使用的液氢燃料,其价格要比燃油贵4.4倍,而且那些氢还是用最便宜的能源天然气生产的,若是用太阳能或是电解的方法获得的氢将更贵。
普林斯顿大学的物理学家约翰 · 沃顿和罗伯特 · 威廉相信我们在阻挡层光电池(光生伏打电池)上的突破正在使局面大大改观,这种电池能够把阳光转变成电能,他们估计,到2000年,用太阳能生产的氢的价格大约在1.68~2.35美元之间,与1加仑汽油的欧洲价格相等。
奥根则认为氢不必一定要比其他可供选择的燃料便宜,“从全局观点来看,我们不仅仅是从经济因素出发来选择燃料,还应考虑环境因素,”这样选择的天平就会向氢燃料一边倾斜。
二十一世纪的燃料
尽管如此,氢动力轿车仍然面临着—些实际困难,最大的问题是车辆如何贮存携带燃料,简单的答案是用压缩氢气,但是这样的贮存箱既重又大,若是行程较远,小车的行李箱里将塞满氢贮存箱。
作为一种选择,德姆莱 · 贝兹赞成用一种重量较轻的氢化物来贮存氢,这种氢化物能够吸收压缩氢,遇热时将其释放出来。但是由于这种化合物至多只能贮藏本身重量的1~2%的氢,多带化合物则汽车负担太重,因此它限制了这种氢动力汽车的行程,大约只能行驶100公里。密辛根的奥尼克电池公司正在试验能贮存3~7%的氢的氢化合物。
另一种观点认为氢应以液体形式贮存,BMW公司的试验运输车用的就是液态氢,但是携带液态氢的技术问题是必须将其保存在华氏-423°以下,而这一要求对普通汽车来说是不切实际的。BMW公司正在建造一所液氢供应站,到时液氢供应就像普通汽油加油一样简便。撇开这一点,只要使用中心燃料加注装置,氢燃料是很适用于卡车,汽车,轿车和集装箱运输车队等各种车辆的。
氢可以在室温下保存,比如氨,它是由氢和氮组成的混合物,当氨遇热时就释放出氢来,约翰 · 霍金应用物理实验室的威廉 · 安瑞强调液氨的生产费用只有液氢的一半,并且大量的氨生产工业也是现成的,只是氨的刺激性气味和毒性是一个潜在的障碍。劳仑斯 · 班克莱实验室的菲利浦 · 罗斯认为,尽管如此,在能源危机的今天,以氨存氢的方法仍有其重要意义。
无论氢最终是如何贮存、高效燃料在轿车上的应用必将向普通卡车拓展。燃料电池将是一种很有前途的汽车附件,这种电池能将60%的氢转变成有用的能量,它的效率是汽油机的3倍。
今天,燃料电池是很昂贵的,应用也是极有限的,然而阿伯莱贝说:如果对氢生产系统进行投资并大批量生产,氢能燃料电池并不缺乏经济生命力,而能源部在氢的研究与开发方面一年只需花费500万。
尽管我们已为此提供了不少经费,但要改变燃料和运输系统仍将是一个巨大的负担,因此哈佛曼认为,氢在本世纪还不会起主导作用,但是他又说,“离2000年只剩下10年了。”
[Technology Review,1990年7月8日]