王木木现在有了氯碱化工,电解食盐水时,辅产出了大量的氢气。就是在21世纪,氯碱行业辅产的氢气也是以放空为主的。在文~~革前的氯碱行业,其氢气主要用于合成盐酸。因为大都氯碱厂都靠近热电厂,厂内有大量蒸碱车间出来的低压蒸汽,所以,氯碱厂不缺热能,包括食堂蒸饭、浴室洗澡、冬季取暖等,都用低压蒸汽,甚至锅炉房等热力机械还在烧煤,尽管煤在涨价,而没有人去用氢气。因为氢气会爆炸,谁没事找事,省下来的钱进不了自已腰包,万一出了事故,不吃官司,也终身没前途了,弄不好,把自已给炸了,真是自作自受了。故,一般氯碱厂的氢气的利用率仅一、二成;即使在文~~革后,许多氯碱厂都增加了聚氯乙烯这个间接耗氢的产品,一般厂家的氢利用率也低于三成。如某氯碱厂,年产一万三千吨烧碱的规模,它有合成盐酸和聚氯乙烯两个产品,其氢气的利用率是29%,年排放氢纯度98%的氢气240万立方米。当时中国氯碱行业的年烧碱产量约为200万吨(折100%),也就是说,每年全国有可能对天排放的氢气在30000亿~45000亿立方米,多大的浪费啊!
氢气是一种极为优越的新能源,其主要优点有:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。
氢气的热值为:143000J/g;汽油的热值为46000J/g;酒精的热值是30000J/g;焦炭的热值与酒精相同。氢气的密度在0℃,760mmHg柱时为0.08987g/l。那么,折算下来,全国每年排空的氢气相当于白白的向天空抛洒了10.4~15.6万吨的汽油.;或者说是相当于白白的向天空抛洒了15.9~23.9万吨的酒精或焦炭。
那么,为什么没人去开发耗氢产品呐?王木木也思考过,王木木觉得,懂行的人,知情的人,会觉得开发氯产品更加有名有利,氯碱行业,氯打头,碱紧跟,氢算老几啊?再说,搞氢产品,易爆易燃,立项麻烦,审批部门一下要增加消防和安全两个老爷,风险甚巨,麻烦不小,回报不大,市场又窄,何苦呐?
王木木甚至听到这样一个不好笑的笑话:管压缩氢气钢瓶集装体的销售部门女工,比较发酸、发碱部门的岗位,上班只要开开关关阀门就可以了,而自已还要跟着电动葫芦走来走去,挂勾脱勾的,风吹雨淋的,心里不平衡,于是叫做电工的老公来使了点手脚,于是,可以向上汇报了:电气设备频频故障,电动葫芦导轨支架不够坚固,有晃动、振动,象危房。瓶装氢气可是高压容器加易燃易爆,三重危险,所以,我们不能干了,产品叫运输部门铲车铲吧。
于是,运输部门多了出车量,而且等急了的客户还会有点小意思;于是,收发货的小姐们可以脚翘王天宝了,当然,小意思嘛,见者有份了;于是,厂长经理,斥责设备管理人员、技术人员,为什么不把吊装设备弄得四平八稳?殊不知,所有起重机械都是弹性装置,不是刚性装置,你跟搞化工的人说机械,那是对牛弹琴,何况,很多人连搞化工的都不是,你对牛弹琴,牛把琴抢过去,牛对你弹琴,你怎么办?牛总是比较牛的,牛可能是领导,可能是领导的相好,不管你的设备好不好,小牛说了,大牛相信了,你能咋的?类似的哑巴亏王木木也吃过交交关,所以,这类关乎国民经济的原料大厂,都是国营公办企业,见怪不怪,你还奢望有人去大力开发氢产品?
所以,有时,看着大红标语写着:低碳,环保,节能,关紧自来水九头,节约每一滴水。真是很无语,默默沉思。别人笑你傻,你也笑别人傻,到底是谁傻,自然科学碰到社会科学,不知道到底谁是牛?谁是人?琴该给哪一位?谁对谁来弹?要市场经济了。不过,把领导推到**包上的人一定没有好下场,很可能技术干部会穿越到下岗工人身上了。
好了,收起了千年的跨越,王木木的思绪回到了大宋,这里,我是学术权威,我说了算,珍惜这个机会吧。
王木木现在的氯碱生产的规模在一万吨左右,所以,年辅产氢气约260万标准立方米。作燃料,舍不得;充飞艇,用不了。王木木要开发空前绝后的氢能引擎。
王木木的氢能引擎,说空前,理所当然;说绝后,是不是托大了?
王木木的氢能引擎,说绝后,是有道理的。
王木木的氢能引擎与前世的一些高新技术,目标一致,都是为了将内能转化为机械能,但途径不一致,就像,我在人民广场吃炸鸡,我又要去外滩,我可以东行而一蹴而就,我也可以地铁到浦东再摆渡过来,那,哪个我比较聪明呐?
王木木记得,在21世纪,国际上汽车能源多元化趋向愈演愈烈,这是一方面能源消耗大国,面临着以石油为主体的能源经济的巨大压力,越来越显示出世界上无法摆脱石油带来的竞争升级战;另一方面,各种替代能源,各具优缺点和不成熟性,致使它们各显神通,但这只能花相当时间段的考验,才能逐步形成主导形态,而其中,氢能源,无论从哪一方面思考,都具有可持续发展的优势。何况,氢能引擎和燃料电池电动汽车同根同源,是清洁能源大佬。
氢气发动机的应用BMW算是开路先锋。BMW的750HL,5升汽缸发动机轿车上,开发出汽油和氢气并用的双燃料的发动机轿车,曾令人耳目一新。
750hL氢气发动机只是在原型的汽油机上改进的,发动机的排量,缸径,行程,压缩比都没有什么变动,只是在发动机上安装第二套供气管路,氢气是利用储氢罐的压力,被送到发动机上。在此过程中,很重要的是使液态氢的气流化过程。所以在发动机外面要加浓一个热交换器,使氢汽化并加热,经过动力调节,而生成混合可燃气体的。输入氢气的核心部件是电磁阀及相应的电子单元,借以控制电磁阀的频率和峰值,保持技术应用要求的开闭度和点火特性。
750HL发动机在使用汽油和氢汽时,性能上有差距,当排档在5379cm3V12发动机,燃用汽油时,功率为240KW,加速100Km/h,只需6.8秒,最高车速250Km/h;而当排档在燃用氢气时,功率为150KW,加速时间9.6秒,最高车速226Km/h,百十里耗氢气40L,一次充气140L,可行驶350Km。
那时,对于氢燃料的来源,那些专家、教授还一本正经的提出诸多制取方案和加注、储存的方案,并成了国际性的问题:或利用煤炭、石油、天然气提取炭氢化合物;或直接利用水制取。“973”项目中,不止一个著名高校大张旗鼓,有利用太阳能进行规模制氢的,有利用水电电解水制氢的,等等。
王木木知道,前世,氢,作为一个经济话题,有什么“氢经济国际合作伙伴计划(IPHE)”;有什么“发展氢燃料汽车战略国际研讨会”;有什么“国际氢能源论坛”;有什么“氢能发展高级研讨会”;有什么“可再生交通合作指导委员会会议”等。又有一、二、三、四多款措施,对于氢能源经济的发展,分阶段推进。
王木木觉得有点好笑,每年几万亿方的排空视而不见,想着想着,自已的脑子不知怎的会突然想起了一个动画片:熊瞎子掰玉米。
王木木的氢能引擎不用液氢用气氢,不像环保概念车等都是以液氢为燃料,而是利用压缩氢自身的压力,借助射流元器件,完成输氢、点火、切换、比例、调控等动作,利用射流元器件,并可在氢气4%~74.2%的爆炸范围内,调节空气的混合度而改变爆炸力度……。这样,总的进程,根本不必将原料氢的先行液化,也没有了燃料液氢的气化,省却了复杂昂贵又耗能的电磁阀,也免除了液氢的加注和储存的危险性,也替低温-253℃的液氢的劳动防护和什么智能加注机器手等简化了很不少,安全了许许多。
另外,活塞式氢气发动机是王木木循序渐进的氢能引擎开发的第一步;第二步是氢气涡轮发动机,因为氢气反应很快,所以,在活塞式发动机上使用氢能并不是最佳的选择。活塞式发动机的转速达不到要求。而转子发动机,如涡轮喷气式发动机有一个最突出的特点,就是转速高。所以更适合用氢气做燃料,这,在转子发动机产生后世界所公认的。但是,据王木木了解,前世对于氢能的转子发动机,也是以液氢为原料的,而王木木的设计,就是不喜欢昂贵的液氢,也不喜欢没压力从而不能驱动射流元器件的液氢,王木木用的是气氢,用的是本来要排放的多余品,是“废物”利用,是压缩氢。这也省却了“压气机”和简化了“加力燃烧室”,以起到类似的涡轮增压的作用。
还有,记忆中的那些纯电动车、那些氢能环保概念车很是打着环保大旗,有说,氢燃料电池汽车前景可期,它是终极绿色动力;有说氢动力汽车是零污染,零排放;有说氢能源取之不尽、成本低、应用范围广。兴许,拉大旗,扯虎皮,又能政策倾斜,又有了一个题材和空间了,有事可为,无事可非了。殊不知,电动车和氢动力汽车排污完全可能高于燃料车。
首先,说氢动力汽车是零污染、零排放者,都是近视眼。即使氢动力汽车的排气管中的出气是水蒸汽,是零污染、零排放。那么,氢,它不是自来水,自然界中没有它的单体。它是要用电能等能源把它从水中或空气中分离出来的。如果,汽车用氢不用油。对于整个城市、整个国家、整个自然、整个地球而言,只不过是一种污染转移,是将散户汽车屁股里的散放变换成大户电厂大烟囱的集中昂立高放。至于,孰多孰少,孰多孰轻,理论上,一样,物质不灭定理。实际上,考虑到转换效率,也许,氢动力汽车的排污之总和会高于燃料汽车的排污之总和。
其次,作为运输燃料,氢不像汽油、柴油、天然气等所有碳氢化合物那样含有碳元素,因此,燃烧时不会产生以碳元素为主要成分的温室气体,至少在发动机中是如此。
可是,只要氧化剂是空气而非纯氢气,那么燃烧氢气就和燃烧化石燃料一样,会产生各种各样的有害的氮氧化物。而氮氧化物它们对空气质量的破坏程度普遍认为是超过二氧化碳等温室气体的罪过的。而氮氧化物它们对人类的危害性也绝对是大于二氧化碳对人类的影响力。
也正因为此,业内高级的专业人士对改造内燃机、以氢为燃料的想法始终不很热情,即使这样的动力改造较之选用其它清洁能源更为便宜和便当。
德国宝马公司曾生产过几辆氢动力超能汽车,结果证明,它们并不比采用催化式排气净化器之前的老爷车更清洁。
再有,对于氢动力失望的业内人士很多开始从氢动力转向至有氢概念的燃料电池了。
燃料电池无需燃烧即可从氢中抓取化学能源,其原理类似于电解的反向作用:通过电化处理将两种气体气体合成水,并产生电流。在这个过程中,燃料电池释放出水蒸汽和热量。前世最简易的燃料电池是“质子交换膜”,英文缩写为“PEM”。
从本质上讲,燃料电池动力车是一种电动车,配有一个可充氢气的燃料箱,没有笨重的电池组,且功率比内燃机高3到4倍.它解决了长期困扰电池动力车的两大难题:续航里程数有限和充电时间过长。
有数字显示,一箱氢气可供燃料电池动力车行驶480公里,而充满一箱氢气只需5分钟。和电池动力十一样,它被归纳为“零排放汽车”。
燃料电池的另一诱人之处是成本持续降低。2007年,本田公司推出一款燃料电池动力车Clarity,成本为每千瓦3500美元。难怪当年只生产了200台样车。但,生产商不断地改进技术,逐渐将成本降低到每千瓦1500美元;如果批量生产,可以达到每千瓦不足50美元,与普通内燃机的消耗不相上下。
阻碍燃料电池发展的另一瓶颈是催化剂。PEM中的电解质采用铂钯为催化剂,价格昂贵。如果能找到廉价的替代品,无疑将有助于燃料电池的大规模的推广。否则,游手好闲的涉车窃贼,又多了一轻松的致富之路了。
不过,上述的描述,并不足以证明,那个充满**的燃料电池动力的时代会顺畅地到来。
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