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俄罗斯:氢能技术研究迈出的重要一步
2006年8月8日 13:49  来源:科技日报  

    众所周知,人类目前使用的主要能源来自石油、天然气和煤。但石油、天然气和煤是一种有限的、不可再生的资源。有关专家预测,目前地球上石油和天然气的贮藏量不足人类使用百年。另外,在人类对石油、天然气和煤的大量使用过程中,产生了大量的二氧化碳和其他有毒害的气体,自然环境受到严重污染。因此,开发和利用更为广泛、清洁、高效的新能源成为世界各国科技界非常现实的一个任务。

    氢能是一种清洁、高效的新能源。氢能技术是以氢气为燃料,空气为净化剂,通过化学反应将化学能直接转化为电能的发电技术。氢能技术对环境无污染,排放物为水蒸气。氢又是自然界中含量最多的元素,约占宇宙质量的75%。氢的来源十分广泛,水、石油、天然气等物质中都含有大量的氢。氢可以气体、液态和固体金属氢化物的形式出现。氢能的利用形式多种多样,可通过内燃机、涡轮机和燃料电池等装置将氢能转化为热能、机械能和电能。氢能可用于交通运输、供暖、发电等各个方面。因此,氢能技术受到了世界科学界的极大关注。

    俄罗斯对氢能的研究比较早。在前苏联时期,“暴风雪”号航天飞机上就使用了以氢为燃料的电池;俄新乌拉尔电化工厂还建立了容量接近100千瓦的以磷酸燃料电池为基础的电站。目前,前苏联从事氢能基础研究的设施、基本元件和技术仍保留着,俄罗斯科学院有20多所研究所仍在氢能技术领域从事基础研究和应用开发。

    在氢能技术的研究中,俄罗斯科学院乌拉尔分院电物理研究所处于世界先进地位。目前,氢燃料电池研制中的最大问题是成本很高,利用现有的氢能技术,生产1度电的成本约在1万到2万美元之间。如果能将成本降低到1000美元以下,应用前景将非常广阔。俄研究人员认为,减少氢能燃料电池中的质子交换膜的厚度是降低成本的第一步。目前,全球在燃料电池中使用的质子交换膜的厚度为0.2毫米到0.5毫米,这样的质子交换膜具有很高的电阻,使用中能量损耗很大,并需要900—1050摄氏度的高温。如果质子交换膜的厚度降低到10微米,将能使电阻降低许多倍。俄研究人员已研制出大小为0.01微米的颗粒,用1000层这样的颗粒覆盖的薄膜,就成为了厚度为10微米的质子交换膜。同样,可以用这样的颗粒制成电极,它具有很高的活性,燃料电池的成本将得到再次降低。

    从上世纪90年代开始,一些科学家开始研究用于交通动力的燃料电池,而燃料电池在俄罗斯汽车工业中已经得到应用。2001年,俄罗斯伏尔加汽车制造厂与俄乌拉尔电化工厂、俄“能源”公司合作研制出第一台使用燃料电池的汽车“拉达1”,2003年又研制出“拉达2”。这种汽车发动机由贮氢容器、燃料电池、补燃器和电动机四大部分组成。据悉,该厂下一代燃料电池汽车正在研发中。同时,为了在未来全球燃料电池汽车领域占有一席之地,该厂还制定了研制燃料电池汽车的长远规划。

    2年前,俄罗斯科学院与俄罗斯最大的有色金属“诺里日斯基”公司签订了在氢能技术领域开展长期合作研究和开发的协议计划。该计划的主要任务是:在俄罗斯建立从氢能技术基础研究到试验开发过程的综合体系;在氢能和燃料电池发展上选择关键研究方向;在俄罗斯科学院建立钯中心,研究金属钯及其化合物产品的深加工;计划在今后2到3年的时间内研制出用户需求的氢能技术产品,例如微型燃料电池,并进入市场竞争。

    “诺里日斯基”镍公司占有全球50%以上金属钯的市场。金属钯是生产氢的最好催化剂,而全球3/4的贵重金属钯都储存在俄罗斯。有关人士指出,“诺里日斯基”镍公司参与氢能技术研究表明,俄罗斯已决心在氢能技术领域加大研究开发力度,力争做世界领先者。

    

 
 [关键词]:氢能 能源 环保  发表评论    【推荐】 【打印
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