所謂的燃料電池,就是把物質(zhì)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。氫只是燃料電池中的一種燃料,還有其他的,比如甲烷、乙炔等。
氫之所以能成為大眾心中燃料電池的代名詞,是因?yàn)闅錃庥泻脦讉€(gè)優(yōu)勢(shì):
第一,反應(yīng)中的副產(chǎn)品只有水,不涉及其他污染物,尤其是溫室氣體。
其實(shí),今天人們使用汽油對(duì)空氣的污染已經(jīng)不大了,但關(guān)鍵是溫室氣體的排放沒(méi)法解決。在碳排放規(guī)定中,各車企只能推出低功率版的燃油車或者混動(dòng)車、純電動(dòng)車來(lái)降低溫室氣體的排放。
因?yàn)槿蚰芎牡?0%都來(lái)自化石能源,所以能源消耗量基本就決定了碳排放的多少。但氫燃料電池在燃燒中沒(méi)有二氧化碳和其他溫室氣體,所以被很多人看好。
第二,氫氣很難爆炸。
這一點(diǎn)和很多人的直覺(jué)相悖。首先,中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)里為數(shù)不多的幾個(gè)燃燒的實(shí)驗(yàn)中,就有氫氣和氧氣的燃燒。如果氫氣很難燃燒,干嘛還在實(shí)驗(yàn)課上做呢?另外就是,氫氣球的爆炸也給人留下了深刻印象。但實(shí)際上,這些全都是誤解。
*大的誤解就在于,相當(dāng)多的人以為,氫燃料電池工作的主要過(guò)程就是氫氣、氧氣在電池包里燃燒。燃燒,這可太危險(xiǎn)了,我們一定要萬(wàn)分小心。大致就是這樣的邏輯。但實(shí)際上,汽油、柴油工作時(shí)也是燃燒的,我們?cè)趺床缓ε履兀?/span>
而且,氫燃料電池的工作過(guò)程根本就不是點(diǎn)燃,而是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程我們一會(huì)兒會(huì)詳細(xì)介紹。你只要記得,駕駛氫燃料電池汽車并不是人在前面開(kāi)車,車屁股后面燒一個(gè)氫氣爐子。氫燃料電池工作的樣子和鋰電池是一樣的,根本沒(méi)有火苗。你記住這一點(diǎn)就行。
“氫容易燃燒”這個(gè)誤解是從高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的。但實(shí)驗(yàn)課上,氫氧燃燒之所以能燒起來(lái),是因?yàn)樗瑫r(shí)滿足了兩個(gè)條件:一,濃度足夠高;二,點(diǎn)火。
首先,要想讓氫氣在空氣中燃燒起來(lái),需要濃度在4%-75%之間,太低或者太高都不會(huì)燃燒。
其次,就算濃度在這個(gè)區(qū)間里,你把它們混合在一起,也是很難燃燒起來(lái)的。我們回憶一下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn),制備出來(lái)的氫氣是怎么燃燒的?其實(shí),是事先把酒精燈點(diǎn)燃,然后把噴出氫氣的管子口湊近酒精燈火苗的外焰,然后氫氣才能在空氣中燃燒起來(lái)。
酒精燈的外焰,那是四五百攝氏度的高溫。如果換個(gè)場(chǎng)景,你把氫氣管子插在一個(gè)已經(jīng)非常熱的家用烤箱里,別看里面已經(jīng)280-290多攝氏度了,但氫氣在那里是不會(huì)燃燒的,因?yàn)闇囟忍土恕?/span>
*后,就是氫氣球的爆炸了。那是因?yàn)闅馇虻谋谔×耍b氫氣的罐子可以做得很結(jié)實(shí)。今天,氫燃料電池汽車上儲(chǔ)藏氫氣的罐子,用普通手槍子彈打都不會(huì)有問(wèn)題。
可能還有人會(huì)說(shuō),不是很早以前就有一個(gè)氫氣做的飛艇在空中燃燒了起來(lái)嗎?這說(shuō)的是1937年的“興登堡號(hào)空難”。1937年5月6日,興登堡號(hào)飛艇在準(zhǔn)備著陸時(shí)僅僅32秒時(shí)間就被燒毀。但其實(shí)那次空難是因?yàn)椋茖臃e累的電荷與飛艇的帆布摩擦起電,先點(diǎn)燃了帆布,然后高溫才點(diǎn)燃的氫氣,并不是氫氣的自燃。
你想,氫氣飛艇如果那么容易就起火,它是不可能在旅游業(yè)、巡邏、戰(zhàn)爭(zhēng)中廣泛使用30多年的。只是因?yàn)楹髞?lái)飛機(jī)的可靠性和性能全面超越了它,氫氣飛艇才逐漸退出的。