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卡尔博士说的世界

发布时间:2020-07-12 13:54:30 来源:

关于燃料电池的物理学和未来的作者兼科学评论员Karl Kruszelnicki博士。什么是燃料电池

燃料电池就像电池。它们将化学能转化为电能。但是,尽管电池可能会耗尽并耗尽能量,但只要您向其提供燃料,燃料电池就会继续提供电力。

尽管经过了一个多世纪的发展,但燃料电池推进系统的效率在40%至80%之间,而内燃机推进系统的效率在15%至30%之间。内燃发动机燃烧液体燃料,然后将其转化为大量的热膨胀气体,然后尝试从该膨胀的热气体中提取尽可能多的能量。

燃料电池是基于氢的,氢是宇宙中最丰富的元素-约占总质量的75%。但这只是地球上第九大最丰富的元素,仅占地球质量的不到1%。氢气是一种无味,无色,无味的气体,是最简单,最轻的化学元素。

这已经持续了多久了?

第一批燃料电池的历史可以追溯到1800年代初,但是直到1960年代才由Craig Marks博士制造出第一款燃料电池汽车。他和250名工程师花了两年时间将燃料电池塞进1966年的GMC Handivan中,然后将其变成了Electrovan。

房间里装满了东西,前排座位几乎没有空间。它有两个大罐(用于液态氧和液态氢)以及近200米的管道。仅电解液就重达200kg以上,每当电解液泄漏时,都会产生绚丽的烟火。

有一次,液态氢罐爆炸了,并抛弃了400米外的金属片。每当Electrovan的所有部件都放在一起时,所有多余的东西都会使汽车的重量增加一倍。作为汽车,它不是很实用,但这是第一步。

燃料电池潮流中还有谁

全球首批两辆商业生产的燃料电池汽车于2002年12月交付。一种是本田FCX四人座舱口,在一罐氢气罐中的续航里程为355公里,最高时速为155公里。另一辆是丰田FC HV皮卡,续航里程为300公里,最高时速为155公里。根据12个月的合同,本田汽车以每月11,500美元的价格租给日本内阁府。根据为期30个月的合同,丰田汽车以每月17,200美元的价格租给四个部委。这是小泉政府通过将燃料电池汽车引入政府车队来鼓励生产环保汽车的举措。

半天后,本田开始向洛杉矶市出租五个燃料电池舱,而丰田则向加利福尼亚大学尔湾分校和戴维斯分校交付了六个燃料电池皮卡。

大自然最了解

通过用氢为汽车提供动力,我们是否只是牺牲一种化石燃料来节省另一种化石燃料?这取决于氢的制造方式。有三种方法:

1.从化石燃料中提取,例如煤和甲烷。该方法的缺点是,在此过程中,由于分子的分解,二氧化碳被释放到大气中。此外,您需要能量来分解分子,在澳大利亚,能量通常由化石燃料提供动力。

2.从可再生或原材料(例如甲醇)中提取它,然后您要切入农田,需要化石燃料来生长和收获农作物。再一次,您嫁给了化石燃料。

3.最好的方法尚不可用,但是它将涉及使用可再生能源(将水分解为氢和氧,包括波,风和太阳能)。目前的问题是,在大多数国家中,可再生能源仅占能源预算的一小部分。

伦敦帝国理工学院生物科学系的吉姆·巴伯教授说,大自然在25亿年前利用阳光将水分解为氢和氧。如果我们能够利用光合作用制造氢,那么我们最终将拥有不使用化石燃料为其提供动力的汽车。现在,如果只能在不使用化石燃料的情况下建造它。

为什么燃烧汽油是浪费

当石油从地下冒出来时,它含有大量的化学物质,可用于制造各种惊人的复杂塑料,这些塑料的硬度可以像凯夫拉尔(用于防弹背心)一样坚硬,也可以像橡胶一样柔软。

相反,我们将油分解成简单的分子并将其燃烧。这些珍贵的分子应该成为我们子孙的遗产。

Karl Kruszelnicki博士是广播电视的作者兼科学评论员。他是悉尼大学物理系科学基金会的Julius Sumner Miller研究员。

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