燃料電池種類表(3 / 3)

日本國際超導產業技術研究中心1991年也開始研製小型超導蓄電裝置。這種裝置是利用在超低溫條件下電阻為零的線圈進行蓄電。這種線圈是由多根铌鈦合金線材集匝成束,並用銅材包裹。線圈直徑3米,采用複曲麵方式將其多重纏繞成直徑約8米的圓形。專家們認為,這種超導線圈蓄電技術一旦成功,用作小型化的蓄電技術供電動汽車使用,無疑也是大有希望的途徑之一。

目前,除德國、日本外,美國、加拿大、英國、瑞典等許多工業先進國家都在積極研製高能蓄電池。除鈉—硫蓄電池外,還有鋰、鎳—鎘、鋅—溴、鎳—鐵、鋅—氧等多種類型蓄電池,以搶占世界電動汽車市場。有的國家還開始使用燃料電池作為電動汽車的能源,目前也在試驗中。

蓄電高技術的進展,大大促進了電動汽車的崛起。這項高技術對解決化石燃料危機和保護生態環境以及對整個工業生產、國防建設都將起到重大促進作用。因此,可以指望到90年代中期,將有大批不燒汽油的汽車奔駛於公路、市區。美國福特汽車公司計劃1993年組建一支由80輛“生態之星”的電動麵包車構成的車隊,奔馳在美國和歐洲的公路上。

水煤溶合的液體燃料應運而生

燒油和燒煤的兩個耗能大戶是火力發電站鍋爐和工業鍋爐。要節能,就要從這兩個大戶開始。能源專家們又開發出一種新興的液體燃料——水煤漿燃料。

第二次世界大戰結束以後,隨著經濟發展,耗能量劇增,許多國家開始研究節省石油消費的途徑。很快開發出來一種“煤—油混合燃料”(英文編寫為“COM”),這是一種用重油和煤粉混合而成的液體,燒油鍋爐不必動大手術改造就可以使用它,它可以代油30%~40%。美國首先起步,將一座電廠的12萬千瓦級發電機組改燒“COM”。隨後有幾十個國家都相隨開展過這項新技術的研究工作;日本還專門成立了“COM”燃料公司;我國一些大學、發電廠也在電站鍋爐上進行過工業性實驗,雖然都取得了一定成效,但從根本上說,這種“COM”技術仍沒有脫離對石油的依賴,代油量不大,效益不高,發展推廣受到很大限製。

到70年代末,能源專家們在“煤油混合”原理的啟發下,開始研究“水—煤混合技術”,很快就製成了高濃度的代油燃料—水煤漿,即“CWM”。“O”、“W”,一字之差,就宣判了“煤—油燃料”的死刑,同時,也宣告了“煤—水混合燃料”的誕生。

所謂“水煤漿”,就是用70%~75%的煤粉和25%~30%的水,再加入02%~5%微量的添加劑混合而成的一種液體燃料。它是徹底不用石油的煤炭液化燃料,它將水摻入煤粉中參與燃燒。由於水中含有氫,雖起到一定的助燃作用,但也會使鍋爐效率降低。可是從總體上計算,水煤漿在獲取同樣熱量的情況下,要大大節省煤炭,熱值提高很多。例如,煤炭直接燃料的利用率僅為28%左右;而近年德國研究的新一代煤炭高壓加氫液化工藝,每天處理煤200噸,產輕油30噸,中油70噸,液化氣20噸,煤炭轉化率竟高達94%。另外,它的溫室效應物質,特別是煤灰塵排放量大量減少,又可像石油一樣運輸和貯存,因而很受歡迎,國外有人把它譽為“6號重油”。這種新興燃料的使用不失為一條可取的節能之路。

據考證,煤的液化技術早在20世紀20~30年代就開始發展了。在第二次世界大戰期間,德國人就曾使用液化煤代替石油用作軍車燃料。戰後和平時期,石油市場占了上風。但南非國家依然發展液化煤,1959年建成了第一家商業化液化煤工廠,且產量一直穩步上升,到80年代後期,其全國汽車燃料消耗量的一半,是液化煤。不過,這些都是舊技術,液化效率很低。

近10多年來,一些工業先進國家發展了水煤漿加壓氣化技術,把水—煤混合燃料提高到一個新水平。美國、日本和德國發展最快,從1975年到1987年間先後建立了3套中試裝置、3套工業示範裝置和5套商業化裝置,其中美、日各一套商業化裝置已穩定運行6年以上。這些裝置一般每天可處理200~600噸煤,取得很好的效果。法國、奧地利、澳大利亞、英國等國也在積極開發中。

我國自1981年開始也進行了水煤漿的開發研究工作,在添加劑篩選上已獲得可喜成果,使水煤漿的濃度已達75%,穩定性也很好,保證一個半月靜置中不沉澱,經1500公裏長途運輸後仍可直接燃燒。1986年1月,作為我國“六五”科技攻關項目通過了國家鑒定,表明水煤漿製備和燃燒技術已達到先進水平。北京造紙一廠作為第一個試用工業應用單位,經兩年5次試驗證明,經濟效益明顯。據調查,1986年時,該廠所用燃料油每噸為280元,而水煤漿每噸隻需120元,18噸水煤漿就可頂替1噸雜油。一年要耗雜油22萬噸,如改燒水煤漿,每年可節約燃料費103萬元。

從煤炭質量來看,我國本來適於作水煤漿的高硫煙煤和褐煤很多,這些煤液化後,含硫高,往往起到對液化的反應催化作用,成為液化的良好原料。近幾年又發現了陝西神木、黃陵、銅川一帶的“黑金帶”和“黑金三角”地區蘊藏著大量優質煤,更可為發展水煤漿提供重要原料。我國現有設計燒油的發電機組約7000萬千瓦,年燒油量約1100萬噸,約占我國年產油量的10%左右。如果全國能將80%的燒油鍋爐用水煤漿把油頂替出來,每年可為國家換取外彙15億美元,其經濟效益是十分可觀的。

從世界看,從我國看,水煤漿技術的開發,雖仍處於中試階段,但隻要抓緊技術攻關,水煤漿在世界能源結構中必將獲得一席之地。