一年来美国科技届不断传来大新闻,从ChatGPT大语言模型多个版本的成功,到星舰发射取得部分成功,从激光核聚变重要突破,到IBM量子计算机的巨大进步,似乎美国将再次引领全世界科技创新,这令广大网友心情十分矛盾,既为人类取得科技进步感到兴奋,也为重大科技创新不是在自己的国家发生而感到遗憾;不过我要告诉你的是,21世纪最具重大意义的发明创造,就发生在我们中国,那就是由中国工程院院士、深圳大学教授谢和平团队实验成功的海水制氢技术,掌握该技术意义重大,为规模化制氢提供了全新的路径。为什么说氢能源技术比美国的那些创新技术更有意义能?因为能源与人类生活关系最为密切,“电、氢、热”构成21世纪重要的三种终端能源。其中,氢既可以作为储能载体,又可以作为原料和燃料,在生产、生活中发挥着重要作用。
1、当前,制氢方式主要包括三种:化石燃料制氢(称为灰氢)、工业副产物制氢(称为蓝氢)和电解水制氢(称为绿氢)。化石燃料制氢与工业副产物制氢凭借较低的成本占据主要地位。但随着可持续发展理念的深化,电解水制氢成为更理想的制氢方式。
2、大家知道,我国的太阳能发电技术全球领先,我国在西部地区建设有大量单晶硅电池板用来发电,西部地区还建设了大量风力发电设备。但风电和太阳能电的最大缺点是不稳定,弃电现象严重,被称为垃圾电而不能充分利用。如果通过电解水制氢,氢比电更便于储存和利用,但是西部地区十分缺水,东部地区有水但缺电,这是一个矛盾。
3、一直以来,电解水制氢依赖于淡水资源,全球淡水资源总体是短缺的,给其规模化应用带来了诸多限制和挑战,因此海水制氢是必然趋势。
1)20世纪70年代初,便有科学家提出海水可否直接电解制氢。然而由于海水中元素成分复杂,极易导致出现催化剂失效等问题。半个世纪以来,国内外知名研究团队进行了大量研究与攻关,均未取得突破性进展。
2)2018年,谢和平团队开始研究海水直接制氢技术。“经过多年研究,团队打开了新思路,从物理力学、化学扩散的角度,把海水中的复杂影响隔绝,利用海水和电解液的浓度差进行海水纯化,进而制氢。
3)谢和平说,“基于该理论,我们的海水、盐湖水、废水、矿泉水都可以用来制氢,这就打开了低成本的大门,使氢能源的应用成为可能。”前几年我们大力发展新能源汽车,主要是锂电池电动车,但我国70%的电来自燃煤发电,加上锂电池的制造复杂成本高,都给环境带来了污染,因此电动汽车仅仅是能源革命的过度方案。虽然全世界都认为氢是人类终极能源,但氢的生产、运输、存储成本高危险性大,大量技术问题没有解决,因此氢能迟迟没能进入实用阶段,日本人倡导的氢能汽车无法推广。
4)目前海上直接制氢的原理技术已经达成,并通过了海上中试验证。第二步是规模化,研制大容量商业化电解槽。第三步将走产业化路径,打造储-运-用一体化的新型氢能产业链;氢的绿色低成本制造实现后,下一步就可以向合成甲醇、合成汽油等方向努力,一旦突破,锂电池能量密度低的问题就解决了。到时氢,作为绿色能源既直接作为燃料燃烧驱动汽车、炼钢、化工生产用,也可以将氢作为原料,生产各种化工产品、食品(包括人工合成淀粉、蛋白质),还可以作为储能原料生产液态燃料,为火箭、飞机、汽车提供稳定、安全、便于运输的燃料油。
4、看到这您就会为我国科学家所取得的成就由衷地感到骄傲,能源是所有其他领域的基础,因此能源革命意义更大。也许未来的新能源汽车的模式是:配备固态
电池,加上燃烧合成汽油的増程器,车顶涂钙钛矿电池板可持续充电,加满油充满电一次跑它三千公里不成问题。
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