氢能,当然可以作为新汽车的燃料。氢能汽车,就是以氢为主要能量作为动力的汽车。一般的内燃机,通常注入柴油或汽油,氢能汽车则改为使用氢气。用燃料电池和电动机取代一般的引擎,即氢燃料电池的原理是向燃料电池中输入氢,氢原子的电子被质子交换膜阻隔,通过外电路从负极传导到正极,成为电能驱动电动机;而质子能通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。这样的设计,有效减少了使用其他燃料的汽车造成的空气污染问题。
氢,乃宇宙中分布最广泛的物质,构成了宇宙质量的75%,所以氢能被称为人类的终极能源。氢的大“仓库”就是水,如果把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000倍。氢的燃烧效率很高,要使内燃机节油40%,只要在汽油中加入4%的氢气即可。在美国、日本、欧盟等国家和地区,氢能技术已进入系统实施阶段。美国计划到2040年,每天将减少使用1100万桶石油,此数字正是现在美国每天的石油进口量。对氢能的研究与开发在国际上持续升温,相关技术得到了快速发展。
氢能作为一种高效、清洁的新能源,已在国际航空航天、民用工业领域得到应用,其中燃料电池是最好的技术之一。燃料电池汽车具有的优点有:无污染、高效率、适用广、无噪声、能连续工作和可积木化组装等,以氢为燃料的燃烧过程除了释放较高热能外,废物只有水,真正实现了污染物“零排放”。美国在20世纪50年代,利用液氢作超音速和亚音速飞机的燃料,用氢发动机改装了B57双引擎轰炸机,实现了氢能飞机上天。氢燃料的功劳促成了人类的几次大事,如1961年苏联宇航员加加林乘坐宇宙飞船遨游太空。
1969年阿波罗号飞船实现了人类首次登上月球的创举。面向科学的21世纪,先进的高速远程氢能飞机和宇航飞船的商业运营已为时不远。古代帝王的梦想将被现代的人们实现,这项节能环保的能源一定会被人们广泛利用的!中国历史上的秦始皇统一中国,梦想长生不老,曾积极支持炼丹术。其实最早接触氢的金属化合物的人就是炼丹术士。无奈受当时的科学技术水平所限,多少帝王梦想长生不老或幻想遨游太空,都是登天无梯。
后来,俄国著名学者门捷列夫在1869年整理出化学元素周期表,他把氢元素放在周期表的首位,此后从氢出发,寻找与氢元素之间的关系,为众多的元素的发现打下了基础,人们对氢的研究和利用开始科学化了。到了1928年,德国齐柏林公司制造出了“齐柏林伯爵”号飞艇,利用的就是氢的巨大浮力,并把乘客从德国运送到南美洲,实现了空中飞渡大西洋的航程。氢是宇宙中分布最广泛的物质,请好好利用氢能,让我们为能源即将枯竭的地球作一份贡献吧。
海水与河水碰撞出的火花——盐能
人体的新陈代谢离不开盐,当海水与淡水在河口混合时温度会升高0.1摄氏度,同时会释放一种能量一盐能。全世界河流入海口蕴藏的这种能源几乎能满足全球20%的电力需求。这是真的吗?盐也可以发电?可能很多人都觉得难以置信。其实,盐能发电主要是利用海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的水之间的化学电位差能,河海交汇处是它的主要存在区域。海洋能中能量最大的一种可再生能源就是盐差能。
通常来说,海水和河水之间的化学电位差所具有的能量与240米高水位的落差所产生的能量差不多。含盐度不同的两种水相遇,水温一般会上升0.1摄氏度。荷兰科学家认为全世界河海交汇处产生的盐能发电,几乎能满足全世界20%的用电需求。随着时代发展,能源危机逐渐凸显,各国科学家不得不想尽办法寻找新能源。现在,一些专家开始将注意力投向江河与海水交接的地方。那里蕴藏着一种不被人熟知的能量,即淡水和咸水间渗透压力差所产生的能量,专家们将它称为“盐能”。
盐能到底有多大呢?据科学家推算,全世界平均每条江河入海口的渗透压与240米高的水位落差产生的压力大小相当。即使在最发达国家的水电站中如此高的水位落差也是非常少见的。全球含盐分最高的海是死海。在那里,淡咸水交汇处的渗透压是任何水电站都不可比拟的。我国沿海地区,江河与海水的交汇处也有很多,如果有关方面能重视盐能研究,它的前景是不可估量的。挪威和荷兰开展的混合海水与河水以获取盐能的小型实验项目,是人类在江河入海口寻找清洁能源的一种新尝试。
挪威的实验表明,盐水吸入淡水时产生的盐能与270米高的瀑布产生的电能大小相当,发电量可达500时左右,用它来开动洗衣机或为几十盏灯泡供电绰绰有余。在这之前,国际上的一些小实验所获取的盐能,只能用来为极少数的灯泡供电。挪威和荷兰的实验系统各有侧重,前者侧重于淡水从膜渗透到盐渗透,后者则侧重于获取能释放电流的盐微粒。
尽管两者所用的系统不同,但有一点是相同的,即都需要将渗透薄膜放置在盐水与淡水之间。这种薄膜类似于海水淡化厂使用的薄膜,但在厚度上更薄一些。用半透膜将浓度不同的两种溶液隔开时,浓度较低的溶液中的溶剂会自动透过半透膜向浓度较高的溶液流动,直到两边化学位平衡为止,这种现象被称为渗透。植物细胞的原生质膜、液泡膜都属于半透膜。植物的根就是利用渗透作用从土壤中吸收水分和矿物质的。
为了开发能源,无数科学家夜以继日地工作着。以色列科学家在死海与约旦河的交汇处进行了实验,并且取得了非常满意的成果。美国俄勒冈大学的科学家利用渗透原理,研制成功了一种新型的渗透压式盐差能发电系统。然而要想让盐能大规模地为人类社会提供电力,还必须将技术和成本等方面的问题解决好。作为这项应用技术的核心产品,渗透膜的成本很高,目前还无法进行商业性规模生产。不过,渗透膜的专门生产商伊莱克特利克公司表示,不久以后渗透膜的造价就会有较大幅度的下降。
