氢是宇宙中最丰富的元素,地球上就分布着大量的氢,其来源丰富。氢还是元素周期表中最轻的一个元素,与其他物质相比,具有较高的重量比能量。氢的燃烧产物是水,非常清洁,不会对环境造成污染。因此人们对氢能源的开发与利用也产生了极大的兴趣。
在国外,各类氢能走廊如雨后春笋般纷纷开始建设或已投入生产。
冰岛
冰岛是研究氢能走廊、氢经济的理想场所,在这里有关这方面的探索比较多,这主要是以下五个原因造成的:
①冰岛是一个面积小却高度发达的社会,人口只有280000,其中绝大多数居住在Reykjavik地区。因此,小项目在这里比在大城市有深远的影响力(3辆公交汽车就占了交通汽车总量的4%);
②冰岛过去有从一种能源换为使用另一种能源的经历。在1940年到1975年期间,房间供暖从使用石油转换到使用地温加热。因此,人们更容易接受能源使用的变革;
③冰岛和其他发达国家有着相似的运输系统及他标准,因此,任何项目的结果对其他发达社会也是有效的;
④冰岛环境恶劣、季节变化较大、地形复杂,这些都将有助于新氢能技术的评价;
⑤99%的冰岛能源来于可再生的地温以及水力电气能源,因此能通过地热蒸汽涡轮以及水力发电来生产氢气。
冰岛政府曾公开承诺将冰岛建设成为世界上第一个完全由可再生能源供能的经济实体。该过程共分三个阶段:①三辆液态氢能燃料汽车在公路上试运行;②整个交通运输汽车将由氢气提供能源;③其他运输工具,包括卡车和轮船都将由氢气供能。1999年5月,各大公司,包括VistOrka hf(51%) Shell Hydrogen(16.33%)Norsk Hydro(16.33%)、 DaimlerChrysler(16.33%),联合起来成立了冰岛新能源有限公司(Icelandic New Energy Ltd, INE),INE的目的就是与冰岛政府一起检测技术和分配系统的安全性和稳定性。INE的第一项任务就是开创一个能探索氢能可能性的项目,这又引出了ECTOS(生态城市运输系统)的概念。ECTOS项目主要围绕着Shell Hydrogen建设在Reykjavik市的零售加油站。该项目中的氢气通过可再生能源电解水制得,并在加油站进行生产、储存和分配为每辆公共汽车提供能量。DaimlerChrysler制造了该项目中的三辆氢能公共汽车。该汽车由压缩氢气提供能量,补充液氢的过程也在加油站进行。燃料电池和储存罐设计安装在Mercedes-Benz Citaro车的顶部。高压氢能储存罐压力为350bar,由Dynatek公司提供。根据乘客的数量,12m长的Citaro车在最大速度(大约为80km/h)时至少能运行200km。
ECTOS项目刚刚开始的时候,每千瓦的燃料电池花费为1万美元,现在同样规格的燃料电池仅需120美元。另外,以前的燃料电池不能在0摄氏度以下进行工作,因此夜间必须保暖,而现在零下20摄氏度工作也没有问题。
除此之外,冰岛的社会环境也是理想的。冰岛经济对氢能的依赖性越来越大,另外,冰岛的技术、金融以及政治团体将氢能发展视为实现他们雄心的有效途径之一,即:使冰岛对自己的能源需要能够自己自足。在冰岛,政府为每所学校10-15岁的孩子提供有关氢能的教育材料,另外也通过媒体进行宣传。其结果是在冰岛大众对氢能的支持率为90%,人们都将冰岛视为世界氢能的实验基地,并希望最终有一天世界各地都能够向冰岛学习,更快地实现污染物的零排放。
日本
日本缺乏自然资源,大部分能源都得靠进口。由于氢能的生产可利用当地资源从任何物质生产出来,因此在日本发展氢技术很有潜力和市场。日本经济、贸易及工业部发起了一个名为“日本氢能及燃料电池示范计划”(Japan Hydrogen and Fuel Cell Demonstration Project, JHFC)的项目。该项目的氢气供应商是Showa Shell和Iwatani。这两个公司在Ariake、Tokyo建了一个液氢加氢站,并从2003年开始连续运作两年,迄今为止该加氢站已经为超过1700辆汽车补加过氢燃料,这使得它成为东半球使用最频繁的加氢站。按照JHFC的安排,在东京市区除Shell加氢站外还要再修4个加氢站。这些加氢站能提供不同的燃料,包括液态氢、重组液化石油气、重组汽油以及重组甲醇。Shell加氢站与其他四个加氢站不同,氢不是在现场生产的,而是由卡车从500km外的Iwatani液氢生产基地运载过来。2004年以后,在离东京50km的Kimitsu市建立了新的工厂Nippon Steel来为加氢站供氢。Showa Shell的液氢加氢站能为各种燃料电池汽车提供液态压缩氢。该项目的目的在于确保Showa Shell和Shell Hydrogen能使得氢能补料系统更安全和高效。五个汽车生产商,包括Toyota、Nissan、Honda、DaimlerChrysler和General Motor,都在公路上检测他们自己的燃料电池汽车,以获得并分析以下方面的数据:工作性能、可靠性、对环境的友好程度、燃料经济以及加氢站的使用情况。从安全方面来说Ariake加氢站非常成功,因为几年来从未发生过安全问题。
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