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俄羅斯科學家提出用甲醇為電動汽車發動機發電

   日期:2021-07-23     瀏覽:45    評論:0    
核心提示:據外媒報道,俄羅斯烏拉爾聯邦大學(Ural Federal University)的Sergey Shcheklein教授和Aleksey Dubinin教授研發了一種采用甲

 據外媒報道,俄羅斯烏拉爾聯邦大學(Ural Federal University)的Sergey Shcheklein教授和Aleksey Dubinin教授研發了一種采用甲醇為電動汽車發動機發電的技術。

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Sergey Shcheklein教授(圖片來源:烏拉爾聯邦大學)

烏拉爾聯邦大學的Sergey Shcheklein教授是核電站與可再生能源部門的負責人,他表示:“我們將甲醇倒進油箱,甲醇加工成氣體混合物的空氣轉化器也會直接安裝到車上。由氫氣和一氧化碳組成的混合物或合成氣體體積會很小,這對于目前電動汽車發動機而言,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)的電化學發電機中,氫氣在SOFC陽極中被氧化,此種化學反應的能量會被轉化為電能。一氧化碳會進入到一個單獨的燃燒室,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。

甲醇是一種非爆炸性物質,是一種簡單的酒精,其生產也很廉價:能夠從包含植物生物質和固體生活廢料等任何有機資源中獲取。同時,采用SOFC的發電設備的電效率超42%。相比之下,對于將液體和氣體燃料轉化為機械能的效率而言,柴油發動機是25%,而汽油發動機約為20%。

在分析了220多個實驗后,Sergey Shcheklein和Aleksey Dubinin想出了采用甲醇的技術??茖W家們試圖從煤、天然氣、石油產品等各種天然碳氫燃料中獲取合成氣體。事實證明,使用甲醇開發的技術簡單,能耗和能源損失最小,效率高。

Sergey Shcheklein表示:“換句話說,與現有的內燃機相比,生產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,所生產的二氧化碳以及其他威脅生命的二氧化氮等燃燒產物的數量也明顯減少了?!?/p>

此外,甲醇還適用于烏拉爾聯邦大學科學家們正在解決的另一項任務,即利用核能源生產SOFC的原材料。

將碳氫燃料轉化為氣體混合物需要高溫,這是現代氫水核反應堆所無法提供的,而且其熱力學勢幾乎是原來的一半。與此同時,采用現代核反應堆(如快中子反應堆)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也適用于能源和冶金行業。

據上述科研人員所說,考慮到現有的石油與天然氣消耗量,此類能源在未來60年內足夠人類使用。同時,化石燃料新礦藏的開發導致了北極等生產區域的退化,導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以及臭氧損耗,即問題是碳氫燃料燃燒產物的排放會導致環境污染。

另一種發電方法是采用固體氧化物燃料電池(SOFC),這是一種環保產品,效率高達70%,甚至更高,能夠將化學能轉化為電能。

固體氧化物燃料電池以氫燃料為燃料,氫是儲量最豐富的元素,簡直取之不盡,而且還環保。氫與電化學發電機的結合使用為電動交通方式開辟了廣闊的前景,提高了任何規模車輛的能源效率和環境安全性。在此種情況下,有害物質的排放要么為零,要么是減少了數十倍或數百倍。

不過,獲取純氫相當困難,因為其很容易進入化學反應。此外,氫的流動性高,氣態比體積大、具有潛在的爆炸風險,需要復雜的存儲和運輸技術。同事,現有的制氫方法屬于能源密集型法,需要大量的電能。傳統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,而將氫技術大規模應用于交通運輸行業還不可能。不過,在21世紀,仍然有可能生產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,并實現氫燃料所具有的所有優點。


 
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