試駕寶馬和氫：第一部分
當這架巨大的飛機接近新澤西州附近的著陸點時，即將到來的風暴的轟鳴聲仍然在天空中迴響。 6 年 1937 月 97 日，興登堡號飛艇首次飛行，載有 XNUMX 名乘客。
幾天后，一個充滿氫氣的巨大氣球將飛回美因河畔法蘭克福。 航班上的所有座位早已被渴望見證英國國王喬治六世加冕的美國公民預訂，但命運注定這些乘客永遠無法登上這架飛機巨人。
飛艇降落準備工作完成後不久，其指揮官羅森達爾就注意到了它船體上的火焰，幾秒鐘後，巨大的球體變成了一根不祥的飛木，又過了半個半小時，地面上只剩下可憐巴巴的金屬碎片。分鐘。 這個故事最令人驚訝的事情之一是一個令人心動的事實，即燃燒的飛艇上的許多乘客最終得以倖存。
早在 1917 世紀末，費迪南德·馮·齊柏林伯爵就夢想著乘坐比空氣還輕的飛行器，勾勒出輕型充氣飛機的粗略方案，並啟動了實際實施的項目。 齊柏林飛艇活得足夠長，看到他的創作逐漸進入人們的生活，並於 1923 年去世，就在他的國家在第一次世界大戰中戰敗、凡爾賽條約禁止使用他的船隻之前不久。 齊柏林飛艇被遺忘了很多年，但隨著希特勒上台，一切都在以驚人的速度再次發生變化。 新齊柏林飛艇首席執行官雨果·埃克納博士堅信，飛艇設計需要進行一系列重大技術變革，其中最主要的是用氦氣替代易燃且危險的氫氣。 然而不幸的是，美國當時是這種戰略原材料的唯一生產國，根據 129 年國會通過的一項特別法律，美國不能向德國出售氦氣。 這就是為什麼這艘名為 LZ XNUMX 的新船會隨著時間的推移使用氫氣作為燃料。
一個巨大的新型氣球由輕質鋁合金製成，長度近 300 m，直徑約 45 米。 這架巨型飛機相當於泰坦尼克號，由四個 16 缸柴油發動機提供動力，每個發動機的功率為 1300 馬力。 希特勒自然不會放過將興登堡號變成納粹德國鮮明的宣傳象徵的機會，千方百計地加速它的運作。 結果，早在 1936 年，這艘“壯觀”的飛艇就開始定期跨大西洋飛行。
在 1937 年的首飛中，新澤西著陸點擠滿了興奮的觀眾、熱情的遭遇者、親屬和記者，其中許多人等了好幾個小時才等到風暴平息。 甚至收音機也報導了一個有趣的事件。 不知何時，焦急的期待被說話者的沉默打斷了，片刻後，歇斯底里的喊道：“一個巨大的火球從天而降！ 沒有人活著…… 船突然亮了起來，瞬間就像是燃燒著的巨大火把。 一些驚慌失措的乘客開始從纜車上跳下，以躲避這恐怖的大火，但百米的高度卻對他們來說是致命的。 最終，等待飛艇靠近陸地的乘客只有少數生還，但很多人都被嚴重燒傷。 不知何時，這艘船經受不住熊熊大火的破壞，船頭數千升的壓載水開始湧入地下。 興登堡迅速傾斜，燃燒的尾部墜入地面，並在 34 秒內完全摧毀。 這一幕的震撼，讓聚集在地上的人群都為之一震。 當時，墜機的官方原因被認為是打雷，導致氫氣著火，但近年來，德國和美國的一位專家斷然認為，興登堡號的悲劇發生在多次風雨無阻的情況下，是災難的起因。 在對檔案錄像進行了大量觀察後，他們得出結論，起火是由於飛艇外殼上覆蓋了可燃油漆。 德國飛艇起火是人類歷史上最險惡的災難之一，對於許多人來說，對這一可怕事件的記憶仍然非常痛苦。 即使在今天，提到“飛艇”和“氫氣”這兩個詞也會讓人想起新澤西州的火熱地獄，儘管如果適當地“馴化”，自然界中最輕和最豐富的氣體可能非常有用，儘管它具有危險的特性。 根據大量現代科學家的說法，真正的氫時代仍在進行中，儘管與此同時，科學界的另一大部分人對這種極端樂觀的表現持懷疑態度。 在支持第一個假說的樂觀主義者中，也是氫能理念最堅定的支持者中，當然少不了來自寶馬的巴伐利亞人。 這家德國汽車公司可能最了解氫經濟道路上不可避免的挑戰，最重要的是，它克服了從碳氫化合物燃料向氫燃料過渡的困難。
野心
使用一種與燃料供應一樣環保且取之不盡用之不竭的燃料的想法，對於處於能源鬥爭中的人類來說，聽起來就像是魔法。 今天，不止一兩個“氫能協會”，其使命是促進對輕氣的積極態度，並不斷組織會議、座談會和展覽。 例如，輪胎公司米其林正在大力投資組織越來越受歡迎的米其林必比登挑戰賽，這是一個專注於可持續燃料和汽車用氫的全球論壇。
然而，在這樣的論壇上發表的演講所散發出的樂觀情緒仍然不足以讓美好的氫能田園詩付諸實踐，進入氫能經濟在文明發展的這個技術階段是一個無限複雜和不切實際的事件。
然而近年來，人類一直在努力使用越來越多的替代能源，即氫可以成為儲存太陽能、風能、水能和生物質能，並將其轉化為化學能的重要橋樑。 。 簡而言之，這意味著這些自然資源產生的電力無法大量儲存，但可以通過將水分解為氧氣和氫氣來生產氫氣。
聽起來很奇怪，一些石油公司是該計劃的主要支持者之一，其中最一致的是英國石油巨頭英國石油公司，它有一個特定的投資策略，在該領域進行重大投資。 當然，氫氣也可以從不可再生的碳氫化合物來源中提取，但在這種情況下，人類必須尋找一種解決方案來解決儲存這一過程中獲得的二氧化碳的問題。 氫氣生產、儲存和運輸的技術問題是可以解決的，這是不爭的事實——在實踐中，這種氣體已經大量生產，並用作化學和石化工業的原料。 然而，在這些情況下，氫氣的高成本並不是致命的，因為它“融入”了它參與合成的產品的高成本。
然而，使用輕質氣體作為能源的問題要復雜一些。 長期以來，科學家們一直在絞盡腦汁尋找一種可能的燃料油戰略替代品，目前一致認為氫是最環保、能源充足的能源。 只有他滿足了平穩過渡到改變當前現狀的所有必要條件。 所有這些好處的基礎是一個簡單但非常重要的事實——氫的提取和使用圍繞著水的複合和分解的自然循環……如果人類改進使用太陽能、風和水等自然資源的生產方法，就可以生產氫並無限量使用，不排放任何有害排放物。 作為一種可再生能源，氫長期以來一直是北美、歐洲和日本各種項目的重要研究成果。 後者反過來又是一系列旨在建立完整的氫基礎設施的聯合項目工作的一部分，包括生產、儲存、運輸和分配。 這些發展往往伴隨著大量的政府補貼，並以國際協議為基礎。 例如，2003年XNUMX月簽署了國際氫能經濟夥伴關係協定，其中包括澳大利亞、巴西、加拿大、中國、法國、德國、冰島、印度、意大利和日本等世界上最大的工業化國家。 、挪威、韓國、俄羅斯、英國、美國和歐盟委員會。 這項國際合作的目的是“組織、激發和團結各種組織在通往氫時代的道路上的努力，並支持氫生產、儲存和分配技術的創造。”
在汽車行業使用這種環保燃料的可能途徑有兩個。 其中之一是被稱為“燃料電池”的設備，其中氫與空氣中的氧氣的化學結合釋放出電能，第二個是在傳統內燃機的氣缸中使用液態氫作為燃料的技術的發展. 第二個方向在心理上更貼近消費者和車企，寶馬是其最亮眼的支持者。
生產
目前，全世界生產的純氫氣超過 600 億立方米。 其生產的主要原材料是天然氣，天然氣是在一種被稱為“重整”的過程中進行加工的。 少量的氫氣通過其他工藝回收，例如氯化合物的電解、重油的部分氧化、煤氣化、煤熱解生產焦炭和汽油重整。 世界上大約一半的氫氣生產用於合成氨（用作化肥生產的原料）、煉油和甲醇合成。 這些生產計劃對環境造成了不同程度的負擔，不幸的是，它們都沒有提供對當前能源現狀有意義的替代方案——首先，因為它們使用不可再生資源，其次，因為這種生產會釋放不需要的物質，例如碳二氧化硫，這是罪魁禍首。 溫室效應。 由歐盟和德國政府資助的研究人員最近提出了一個解決這個問題的有趣建議，他們創造了一種所謂的“封存”技術，將天然氣製氫過程中產生的二氧化碳泵入舊的枯竭田地。 石油、天然氣或煤炭。 然而，這個過程並不容易實施，因為油田和氣田都不是地殼中真正的空腔，而通常是多孔的砂質結構。
未來最有前途的製氫方法仍然是通過電分解水，這在小學就已為人所知。 原理非常簡單——對浸入水浴中的兩個電極施加電壓，帶正電的氫離子進入負極，帶負電的氧離子進入正極。 在實踐中，水的這種電化學分解主要有幾種方法——“鹼性電解”、“膜電解”、“高壓電解”和“高溫電解”。
如果簡單的除法算術不干擾為此目的所需的電能來源這一極其重要的問題，一切都將是完美的。 事實是，目前，它的生產不可避免地會排放有害的副產品，其數量和類型因生產方式而異，最重要的是，電力生產是一個低效且非常昂貴的過程。
目前，只有利用自然能源，特別是太陽能來產生分解水所需的電力，才能打破清潔能源的惡性循環並關閉循環。 解決這個問題無疑需要大量的時間、金錢和精力，但在世界許多地方，以這種方式生產電力已經成為事實。
例如，寶馬在太陽能發電廠的創建和開發中發揮了積極作用。 該發電廠建在巴伐利亞小鎮 Neuburg，使用光伏電池產生能產生氫氣的能量。 該公司的工程師說，使用太陽能加熱水的系統特別有趣，由此產生的蒸汽為發電機提供動力——這種太陽能發電廠已經在加利福尼亞州的莫哈韋沙漠運行，可產生 354 兆瓦的電力。 風力發電也變得越來越重要，美國、德國、荷蘭、比利時和愛爾蘭等國家沿海的風電場在經濟中發揮著越來越重要的作用。 世界各地也有從生物質中提取氫氣的公司。
存儲位置
氫氣可以以氣相和液相大量儲存。 這些罐中最大的氫氣壓力相對較低，被稱為“氣表”。 中型和小型儲罐適合在30巴的壓力下儲存氫氣，而最小的特種儲罐（由特種鋼或碳纖維增強複合材料製成的昂貴裝置）則保持400巴的恆定壓力。
氫氣也可以在每單位體積 -253°C 的液相中儲存，所含能量是儲存在 0 巴時的 1,78 倍——要在每單位體積的液化氫中獲得等量的能量，必須將氣體壓縮到 700 巴。 正是由於冷卻氫的能源效率更高，寶馬與德國製冷公司林德合作，後者開發了用於液化和儲存氫的現代低溫設備。 科學家們還提供了其他但不太適用的氫儲存替代方案，例如，在特殊金屬粉中以金屬氫化物的形式在壓力下儲存等。
運輸
在化工廠和煉油廠高度集中的地區，已經建立了氫氣傳輸網絡。 一般來說，該技術類似於天然氣運輸，但利用後者來滿足氫氣需求並不總是可能的。 然而，即使在上個世紀，歐洲城市的許多房屋也由輕質天然氣管道照明，其中含有高達 50% 的氫氣，並被用作第一批固定式內燃機的燃料。 目前的技術水平還允許通過現有的低溫油輪跨大陸運輸液化氫，類似於用於天然氣的運輸。 目前，科學家和工程師正在為液化和運輸液氫創造適當的技術領域付出最大的希望和最大的努力。 從這個意義上說，正是這些船舶、低溫鐵路罐和卡車可以成為未來氫運輸的基礎。 2004年XNUMX月，由寶馬和斯太爾工程師聯合開發的首個液化氫加氣站在慕尼黑機場附近開業。 在它的幫助下，液化氫罐的加油完全自動進行，無需駕駛員參與，也不會給汽車駕駛員帶來風險。
