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为了拯救氢燃料的未来 丰田开发“便便”能源

国际能源网能源资讯频道  来源:科技新报  日期:2016-10-08

丰田(Toyota)积极推动氢燃料电池汽车,而氢燃料电池汽车面临“鸡生蛋、蛋生鸡”问题,那就是没有足够的加氢站,消费者就不会买车,但没有足够的氢燃料电池车,就没有人会设加氢站。为了扩展加氢站与其氢来源,先前韩国的现代汽车在加州决定开发“屎能源”,以南加州的厕所与下水道污水沼气来制氢,如今丰田为了支持“未来”(Mirai)氢燃料电池汽车,也如法炮制,开发便便能源。

人体排泄物中含有非常多有机物,经微生物分解以后,会产生富含甲烷的沼气,在工业上,甲烷有多种方法可以制造氢气,包括水合法、水合及部分氧化法以及裂解法等,所以,利用便便制造氢气,在化学原理上确实可行,2014 年时韩国的现代汽车与加州大学尔湾分校的国家燃料电池研究中心(National Fuel Cell Research Center)合作取用南加州的便便能源,而如今丰田则先在日本福冈市进行测试。

在福冈市中央污水处理厂,污水处理程序一开始与全球其他污水处理厂大体相同,先将污水沉淀分为液态污水以及固态污泥,此时于固态污泥中加入特定微生物,微生物能分解污泥产生生化合成气,其成分为约 6 成的甲烷与 4 成的二氧化碳,从中除去二氧化碳后,取用甲烷以水合法制造氢气,也就是让甲烷与水蒸气化学反应,产生氢气及二氧化碳,之后再除去二氧化碳,就得到氢。

目前,福冈市中央污水处理厂每天可以生产 300 公斤的氢,足够加满 65 辆“未来”,而目前福冈市中央污水处理厂所产生的合成气并未全数用来生产氢气,部分直接拿来当做燃料使用,若是全数用来生产氢,产能可倍增至每日 600 公斤,丰田“未来”的首席工程师田中良和的愿景是,未来全球各大城市都如此善用便便能源,无需额外能源就能产生氢气,配合氢燃料电池车,打造无需石化燃料的“氢能社会”。

要解决加氢站分布问题

目前全球大多数污水处理厂的污泥都在处理后掩埋,其中的有机物任其自然分解,产生的沼气往往平白烧掉,这样的免费能源,可以用来发电,当然也能用来制氢。目前全球主流制氢是自天然气制氢,而天然气却是来自油气井的石化燃料,因此让氢燃料电池车的环保性受到质疑。若是改用产自排泄物的沼气来制氢,那就成了可再生能源,让氢燃料电池车成为真正的零二氧化碳排放。

目前“未来”的表现并不乐观,在积极推动零排放交通工具的兵家必争之地加州,目前只售出几百辆“未来”,远远少于竞争对手纯电动车,全加州也仅有约 20 座加氢站,远少于竞争对手纯电动车的充电站,雪上加霜的是这 20 座加氢站几乎都分布在洛杉矶与旧金山湾区,离开这一小块区域后就哪儿都去不了了;更糟的一点是,纯电动车能在车主家中充电,氢燃料电池车却只能到加氢站加氢。

丰田若要顺利推动氢燃料电池车,就得解决加氢站分布的问题,而便便能源或许能帮上一点忙,因为若丰田能成功将每个市镇的污水处理厂改造成加氢站,那么至少加氢站分布会广一点,只不过,2014 年时现代汽车已经尝试过了,却没有任何效果,丰田再试一次,会得到不同的结果吗?

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