氢碳氧是一种强碱吗

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-11-03 21:20:30

在燃料电池方面,通过间接氨电池系统(DSU PEMFC)中的车载DSU使氨气中的氮-氢分离,可以生产出高纯度氢气供PEMFC系统工作。而且,因为液氨的体积能量密度是液氢的1.53倍,这种方式还可以更好的解决重型车辆长续驶里程难题。

如果不去分解,可以直接应用于联氨空气碱性燃料电池,氨气进入阳极,分解成氮气和氢气,氢质子穿过电解质层与阴极侧氧气反应生成水,也是一种零碳的应用方式。

用于内燃机方面,据德国PTB国家实验室的弗南德斯教授介绍,在氨作为主要燃料的情况下,因为其燃点过高且热值不够,需要与其它燃料混合改善燃烧特性。

李骏表示,不管是氨氢混合,还是与柴油或天然气混合,所需的内燃机都可以在现有柴油机的基础上迅速改装而成:如果做氨氢融合的新能源内燃机,在柴油机基础上改变9个总成零部件,就可实现基于氨氢的混合气燃烧,实现零碳排;如果做以柴油或天然气引燃的内燃机,只需调整7个零部件,最终可使二氧化碳排放量降低50%。

关于氨与柴油混合燃烧方案,弗南德斯通过建模测试发现,如果在混合燃料中增加氨的比例,或者提高燃烧温度,可以减少碳氧化合物的产生量,使其降低至50ppm(1ppm=0.001‰,百万分之一)以下,但这时有可能出现跳缸的情况,需要去关注。

同时,弗南德斯也做了与氢、甲醇混合的建模测试,发现与甲醇混合可以更好的改善其燃烧速度,增加作为主要燃料的工作效果:「即使用1%的甲醇,氨的反应也会迅速增强。只要加10%,氨的反应性就几乎接近氢。」

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目前,已有多国推动了氨能源战略。美国提出了氨是美国能源独立的关键,在阿拉斯加、夏威夷、爱荷华三地打造可再生氨能源基地,同时正在建设一条长达3000英里(约合4828公里)的液氨运输管道。

今年4月,日本发布了「Japan embracing ammonia power to achiever 2050 zero CO₂target」氨能源战略,表示将成为2050实现碳中和计划的一部分。

氨仍潜在危险

尽管氨用于燃料电池或内燃机,均有良好的零碳或减碳效果,但氨本身也存在多方面的危险。如果想要在汽车领域实现大规模商用,还需要有稳妥的保险措施。

「不能只因为氨不含碳元素,就说它是完全绿色的能源。氨从哪里来,氨的制备是否符合零碳,气味非常难闻、液氨的腐蚀性等问题要如何解决,现在还尚没有确切答案。」工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会秘书长魏安力曾表示。

据专注气体分析领域的日本光明理化学公司的公开数据显示,氨气是一种有毒、无色、有强烈刺激性臭味的气体,20ppm就察觉到臭味,短时间接触容许浓度STEL是35ppm,立即威胁生命和健康浓度IDLH是300ppm。

此外,氨的自燃点虽然达到了651.1℃,用于内燃机还需要其它燃料引燃。但是,氨如果与大量空气混合,反而容易爆炸。氨在空气中的爆炸极限约为16-25%,浓度超过15%有引燃的危险,最易引燃浓度为17%。

在工业应用领域,已经因为氨泄露引发多起重大事故。

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2013年6月3日清晨,吉林宝源宝源丰公司主厂房部分电气线路短路,引燃周围可燃物,燃烧产生的高温导致氨设备和氨管道发生物理爆炸,共造成121人遇难,76人受伤。

2013年8月31日,上海市翁牌冷藏实业有限公司因厂房内液氨管路系统管帽脱落,导致发生液氨泄露事故,造成15人遇难,25人受伤伤。

2013年11月11日夜间,位于新疆乌鲁木齐市迎宾北一路的新疆八钢钢结构有限责任公司一车间发生液氨爆炸,事故造成6人遇难,6人受伤。

一位化肥厂液氨泄露事故亲历者表示:「液氨大量泄漏的时候,气温急剧下降,整个空间全部都是氨气,眼睛无法视物,喉部无法呼吸,体温无法保持,唯一的选择就是跑。往哪里跑还得取决于你对环境是否足够熟悉,周围是否有人阻碍。总得来说,逃生希望渺茫。」

事实上,氨充当做可替代能源的试验,最早在19世纪就已展开,但也多次因为安全问题放弃。

19世纪后期,柴油机之父鲁道夫·狄赛尔(Rudolf Diesel)对氨燃料发动机进行了7年的研究,后来因为安全和成本问题放弃。20世纪60年代,氨被用作X-15火箭发动机能源的研究,但因为在测试过程中发生爆炸,这种尝试也被停止了。

如今氨重新走上台前,安全也随之成为被更多企业重视的核心因素,目前的商业尝试还多在船舶、航空产业。

作为氢动力船舶研究者之一,现代重工集团负责造船业务的二级控股公司韩国造船海洋,已在其位于釜山的韩国生产技术研究院(KITECH)东南本部建成了双重防止氨气泄漏处理装置的实证设备,计划对运行过程中的各种情况进行测试。

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德国的MAN Energy Solutions所研发的氢动力船舶,发动机采用了双壁燃油管设计,以防止内管泄漏或破裂时气体逸出。同时,其搭载的机械通风系统将拦截任何泄漏的气体,并向船员发出警报。

作为能源,任何一种都有潜在的危险,任何一种能源也都有寻找到有效解决方案的阶段。多种能源配合是实现2050碳中和的有效方式,通过氨氢融合解决氢气储运问题,甚至作为独立的能源方向探索,已经被越来越多的产业关注。

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