隨著電池替代能源的開發(fā)開始上線，實(shí)現(xiàn)凈零排放的競爭正在升溫。Tinius Olsen 目前正與英國的氫燃料電池技術(shù)開發(fā)商 Intelligent Energy 一起支持其中一項(xiàng)。

 

圖 1. 使用氫燃料電池驅(qū)動的無人機(jī)進(jìn)行殼牌管道檢查

英國首相 Rishi Sunak 最近宣布，“每 60 秒就會有一輛新的電動汽車在英國注冊”，他概述了政府決定將新汽油和柴油汽車的銷售禁令推遲到 2035 年的決定。按目前的速度，每年將有近 50 萬輛汽車被注冊，但人們已經(jīng)開始提出這樣的問題：“電動汽車真的是實(shí)現(xiàn)凈零排放的最佳選擇嗎？”

讓我們考慮一下電動汽車或電池驅(qū)動汽車的優(yōu)缺點(diǎn)。從好的方面來看，它們顯然非常環(huán)保，運(yùn)行成本比化石燃料汽車低，維護(hù)成本更低，而且有些汽車的速度非?？?。

缺點(diǎn)是電池續(xù)航能力有限、電池壽命問題和成本、充電時間長，而且具有諷刺意味的是，基于目前不可持續(xù)的發(fā)電方式以及電池生產(chǎn)所涉及的工藝和材料，會對環(huán)境產(chǎn)生影響。而且它們非常昂貴。

因此，考慮到所有因素，如果這些缺點(diǎn)讓您遠(yuǎn)離電池選項(xiàng)，那么還有其他電源可以依靠，既不會改變您目前的加油活動，又有助于遏制氣候變化嗎？氫燃料電池可能就是答案。

“首先，這兩種技術(shù)都不是新技術(shù)，”位于拉夫堡的 Intelligent Energy 首席研究工程師 Oliver Jackson 說道，該公司是英國的氫燃料電池技術(shù)開發(fā)商。

“我們所熟知的第一個氫燃料電池是由威爾士人 William Grove 于 1838 年開發(fā)的，而現(xiàn)代電池則由 Alessandro Volta 于 42 年前發(fā)明。這兩種技術(shù)一直在爭奪車輛動力裝置的主導(dǎo)地位，直到內(nèi)燃機(jī)被證明使用起來更方便，并在隨后的 140 年左右的時間里被淘汰，”Oliver 繼續(xù)說道。

燃料電池本身的工作原理與電池類似，但它們不會耗盡電量或需要充電，只要提供燃料，它們就會產(chǎn)生電能和熱量。該裝置由兩個電極組成 – 負(fù)極（或陽極）和正極（或陰極） – 夾在電解質(zhì)周圍。

燃料（例如氫氣）被輸送到陽極，空氣被輸送到陰極。在氫燃料電池中，陽極的催化劑將氫分子分離成質(zhì)子和電子，它們通過不同的路徑到達(dá)陰極。電子通過外部電路，產(chǎn)生電流，而質(zhì)子通過電解質(zhì)遷移到陰極，在那里它們與氧氣和電子結(jié)合產(chǎn)生水蒸氣和熱量。

“這是一個本質(zhì)上簡單的系統(tǒng)，但效率很高，當(dāng)然也非常環(huán)保，可以說只從排氣管產(chǎn)生水蒸氣，而且不依賴國家電網(wǎng)的電力，”Oliver 繼續(xù)說道。

“這項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用于廣泛的用途，例如航空航天工業(yè)，最終目標(biāo)是用電力替代化石燃料驅(qū)動的噴氣發(fā)動機(jī)，現(xiàn)在變得越來越現(xiàn)實(shí)。這真的非常令人興奮。”

Intelligent Energy 是拉夫堡大學(xué)的衍生公司，于 2001 年成立，該校的第一個燃料電池項(xiàng)目于 1988 年啟動。22 年后，在與鈴木、空客、波音以及后來的寶馬等公司合作后，該公司目前擁有 250 名員工，合作伙伴和客戶遍布全球。

圖 2.智能能源

“在過去的 35 年左右，這項(xiàng)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。我們與大型跨國公司的合作是這一領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)者，這些市場力量正在繼續(xù)推動事情向前發(fā)展。實(shí)現(xiàn)凈零排放顯然是主要考慮因素，同時還要降低成本，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要更輕、更便宜、更高效的燃料電池來幫助實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)——這是我們現(xiàn)在面臨的最大挑戰(zhàn)。”

“這使得材料測試處于研發(fā)的前沿，因?yàn)槿绻诮?jīng)過嚴(yán)格而廣泛的測試程序后發(fā)現(xiàn)更輕或更便宜的材料同樣有效，那么這種節(jié)省就可以計入利潤，從而創(chuàng)造出更具成本效益、更可行的選擇。

“我們自己的內(nèi)部研究團(tuán)隊(duì)正在密集使用 Tinius Olsen 設(shè)備來測試材料的機(jī)械性能、拉伸、壓縮和彎曲強(qiáng)度、剛度等。如果我們要獲得更輕的更精細(xì)的材料，我們需要確保它足夠堅固耐用，可以達(dá)到預(yù)期用途。”

“測試實(shí)驗(yàn)室還用于測試其他領(lǐng)域，例如電阻和涂層測試。另一個關(guān)鍵領(lǐng)域是材料的傳輸特性，例如我們用于氣體擴(kuò)散的碳紙。

“對于所有這些，我們需要施加不同的力來觀察這些特性在不同壓力下如何變化，等等。”

“還有墊圈和密封件，我們對它們進(jìn)行了大量測試，并為整個企業(yè)的其他部門提供支持，例如機(jī)械設(shè)計團(tuán)隊(duì)，他們需要測試新設(shè)計和原型。我們的建模團(tuán)隊(duì)、質(zhì)量和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)使用材料特性數(shù)據(jù)來測試產(chǎn)品的批次差異和缺陷分析。”

圖 3.Tinius Olsen 設(shè)備用于測試材料的機(jī)械性能、拉伸、壓縮和彎曲強(qiáng)度、剛度等

“總而言之，我們收到的 Tinius Olsen 設(shè)備和支持是我們工作的基礎(chǔ)，因此可以說他們處于這些開發(fā)的前線，對所用材料和成品充滿信心”

“客戶對您的產(chǎn)品的信心只能與您一樣，因此您進(jìn)行的測試越多，您就越信任您的工作，您就越愿意為客戶提供無憂無慮的服務(wù)。如果產(chǎn)品不符合規(guī)格，那么顯然會被退回，從而導(dǎo)致增加支持以使其按預(yù)期工作。因此，我們需要第一次就做好并不斷改進(jìn)，以便客戶的表現(xiàn)不斷提高。

Intelligent Energy 并沒有因凈零期限的變化而分心，而是繼續(xù)快速開發(fā)氫燃料電池技術(shù)。隨著寶馬和豐田等主要汽車制造商積極生產(chǎn)自己的氫動力汽車，IE 的工作很可能使這項(xiàng)技術(shù)與當(dāng)前的電池供電選項(xiàng)競爭，甚至取代它們。

無論里希·蘇納克 (Rishi Sunak) 是否于 2035 年宣布這一消息，一切肯定都會全速前進(jìn)……