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俄罗斯科学家提出用甲醇为电动汽车发动机发电

2021-07-23

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盖世汽车

据外媒报道，俄罗斯乌拉尔联邦大学（Ural Federal University）的Sergey Shcheklein教授和Aleksey Dubinin教授研发了一种采用甲醇为电动汽车发动机发电的技术。

Sergey Shcheklein教授（图片来源：乌拉尔联邦大学）

乌拉尔联邦大学的Sergey Shcheklein教授是核电站与可再生能源部门的负责人，他表示：“我们将甲醇倒进油箱，甲醇加工成气体混合物的空气转化器也会直接安装到车上。由氢气和一氧化碳组成的混合物或合成气体体积会很小，这对于目前电动汽车发动机而言，是非常必须的。”

该合成气体被注入到基于固体氧化物燃料电池（SOFC）的电化学发电机中，氢气在SOFC阳极中被氧化，此种化学反应的能量会被转化为电能。一氧化碳会进入到一个单独的燃烧室，并在燃烧室中被空气氧化，释放出热能。此种热能被用于使甲醇汽化，并将涉及到将甲醇转化为气体混合物的催化剂加热，所剩下的二氧化碳排放量几乎可以忽略不计。

甲醇是一种非爆炸性物质，是一种简单的酒精，其生产也很廉价：能够从包含植物生物质和固体生活废料等任何有机资源中获取。同时，采用SOFC的发电设备的电效率超42%。相比之下，对于将液体和气体燃料转化为机械能的效率而言，柴油发动机是25%，而汽油发动机约为20%。

在分析了220多个实验后，Sergey Shcheklein和Aleksey Dubinin想出了采用甲醇的技术。科学家们试图从煤、天然气、石油产品等各种天然碳氢燃料中获取合成气体。事实证明，使用甲醇开发的技术简单，能耗和能源损失最小，效率高。

Sergey Shcheklein表示：“换句话说，与现有的内燃机相比，生产一单位的能量所需的燃料和氧化剂更少了。因此，从大气中消耗的空气更少了，所生产的二氧化碳以及其他威胁生命的二氧化氮等燃烧产物的数量也明显减少了。”

此外，甲醇还适用于乌拉尔联邦大学科学家们正在解决的另一项任务，即利用核能源生产SOFC的原材料。

将碳氢燃料转化为气体混合物需要高温，这是现代氢水核反应堆所无法提供的，而且其热力学势几乎是原来的一半。与此同时，采用现代核反应堆（如快中子反应堆）不仅能够从甲烷中获取甲醇，而且是最有效的能源途径。

Sergey Shcheklein教授和Aleksey Dubinin教授所提出的甲醇加工技术也适用于能源和冶金行业。

据上述科研人员所说，考虑到现有的石油与天然气消耗量，此类能源在未来60年内足够人类使用。同时，化石燃料新矿藏的开发导致了北极等生产区域的退化，导致永久冻土的融化以及释放了大量的甲烷，从而加剧了温室效应以及臭氧损耗，即问题是碳氢燃料燃烧产物的排放会导致环境污染。

另一种发电方法是采用固体氧化物燃料电池（SOFC），这是一种环保产品，效率高达70%，甚至更高，能够将化学能转化为电能。

固体氧化物燃料电池以氢燃料为燃料，氢是储量最丰富的元素，简直取之不尽，而且还环保。氢与电化学发电机的结合使用为电动交通方式开辟了广阔的前景，提高了任何规模车辆的能源效率和环境安全性。在此种情况下，有害物质的排放要么为零，要么是减少了数十倍或数百倍。

不过，获取纯氢相当困难，因为其很容易进入化学反应。此外，氢的流动性高，气态比体积大、具有潜在的爆炸风险，需要复杂的存储和运输技术。同事，现有的制氢方法属于能源密集型法，需要大量的电能。传统的来源是煤炭天然气和石油。因此，采用氢气的益处显而易见，而将氢技术大规模应用于交通运输行业还不可能。不过，在21世纪，仍然有可能生产氢气以获取原子能和水力能源，各种类型的可再生能源都能够消除上述缺点，并实现氢燃料所具有的所有优点。