上周，世界上第一臺(tái)氨動(dòng)力零排放的拖拉機(jī)在美國(guó)紐約石溪大學(xué)高級(jí)能源中心成功完成了首次運(yùn)行。之前用于拖拉機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)被美國(guó)一家初創(chuàng)公司開發(fā)的“氨氣發(fā)電”系統(tǒng)所取代，這一系統(tǒng)將能量密集的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氣，然后為100千瓦的氫燃料電池提供動(dòng)力，值得注意的是這一過(guò)程完全零排放，或預(yù)示著氨動(dòng)力將成為新能源汽車市場(chǎng)上的新寵兒。

全球首架氨動(dòng)力拖拉機(jī)，圖片源自網(wǎng)絡(luò)

新能源汽車電池研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有的鋰電池組存在一些不足，圖片源自網(wǎng)絡(luò)

為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化、提升空氣品質(zhì)，電動(dòng)車發(fā)展席卷全球，趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。大家熟悉的大部分電動(dòng)車皆由鋰電池發(fā)動(dòng)，不過(guò)鋰電池的體積龐大且難以回收，因而衍生出另一款由氫氣推動(dòng)的燃料電池電動(dòng)車。氫氣是一種具有高能源效益的能量載體，作為燃料更可達(dá)至 "零排放"，但其爆炸風(fēng)險(xiǎn)卻令人關(guān)注。

氫燃料電池，圖片源自網(wǎng)絡(luò)

有鑒于此，科學(xué)家們開始嘗試?yán)冒保ˋmmonia）作為氫氣載體，以更安全地推動(dòng)電動(dòng)車。在這個(gè)過(guò)程中，氨以液態(tài)形式儲(chǔ)存在罐體中，電動(dòng)車行駛時(shí)，液態(tài)氨經(jīng)過(guò)減壓轉(zhuǎn)變成氨氣并輸送到 "分解爐"，爐內(nèi)裝有特別的催化劑，可將其中99.9%的氨轉(zhuǎn)換為氮?dú)夂蜌錃?，殘余?.1%的氨則被氣體過(guò)濾裝置純化處理，不會(huì)污染周圍環(huán)境。國(guó)納科技醬認(rèn)為，這一概念如果能夠被驗(yàn)證，將會(huì)是新能源汽車電池領(lǐng)域的又一個(gè)里程碑。

全球首架氨動(dòng)力高爾夫球車

在以氨作為燃料電池的研究領(lǐng)域，香港理工大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系教授、電力電子研究中心主任鄭家偉教授走在了前面，他們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出全球首架氨動(dòng)力燃料電池電動(dòng)車，不過(guò)非常mini，這是一架高爾夫球車。

全球首架氨動(dòng)力高爾夫球車，圖片源自網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)將液態(tài)氨經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程轉(zhuǎn)換為氫氣，獲取的氫氣來(lái)發(fā)電為高爾夫球車提供動(dòng)力。該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于：氨氣易儲(chǔ)存，只需要0.8MPa壓力就能變成液態(tài)氨，而氫氣儲(chǔ)存需要超過(guò)70MPa的壓力；另外氫氣易燃且無(wú)味，而氨氣較穩(wěn)定及帶刺鼻氣味，一旦泄漏也容易被人察覺。因此，氨氣可以取代氫氣，作為更安全、更可靠的“零碳排放”燃料。

全球首架氨動(dòng)力拖拉機(jī)

在香港理工大學(xué)鄭家偉教授宣布氨動(dòng)力高爾夫球車問(wèn)世期間，世界上第一臺(tái)氨動(dòng)力拖拉機(jī)在美國(guó)紐約石溪大學(xué)高級(jí)能源中心問(wèn)世，明顯的不同點(diǎn)在于，拖拉機(jī)相對(duì)于高爾夫球車更大、更重，需要更大的驅(qū)動(dòng)裝置。如我們前面提及，我們熟知的電動(dòng)車主要是面向消費(fèi)者的乘用車和輕型卡車，這些車輛往往使用了能量密度低和充電時(shí)間長(zhǎng)的鋰電池等，因此燃料電池成為一種極具吸引力的零排放解決方案。

全球首架氨動(dòng)力拖拉機(jī)帶有一個(gè)儲(chǔ)罐，圖片源自網(wǎng)絡(luò)

這款氨動(dòng)力拖拉機(jī)采用的系統(tǒng)擁有220升的氨儲(chǔ)罐，可以為拖拉機(jī)提供數(shù)小時(shí)的動(dòng)力，其原理與前面講述的氨動(dòng)力燃料電池相同。不過(guò)值得注意的是，科學(xué)家們認(rèn)為這一系統(tǒng)因?yàn)榱鞒谈L(zhǎng)因此效率較低。盡管如此，科學(xué)家們注意到氨的能量密度較高，意味著你可以輕松攜帶足夠的燃料進(jìn)行補(bǔ)償，在能量和功率密度方面都領(lǐng)先于普通氫燃料電池。

結(jié)語(yǔ)

國(guó)納科技醬認(rèn)為，雖然科學(xué)家們?cè)诎眲?dòng)力燃料電池取得了一些進(jìn)展，但是我們不能期望很快就能看到氨動(dòng)力的燃料電池拖拉機(jī)在農(nóng)場(chǎng)里開動(dòng)，因?yàn)檎嬲笠?guī)模產(chǎn)業(yè)化還需要花時(shí)間去驗(yàn)證其可靠性。不過(guò)，氨動(dòng)力燃料電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的研發(fā)進(jìn)展，讓科學(xué)家們更加明確自己的研發(fā)方向，下一步他們會(huì)探索氨動(dòng)力燃料電池在卡車和船舶等更大更重設(shè)備上的應(yīng)用，這無(wú)疑將加速氨作為下一代燃料的應(yīng)用。大家對(duì)此怎么看呢？歡迎留言討論。#人人能科普，處處有新知##我來(lái)科普##燃料電池#

新能源汽車是大勢(shì)所趨，圖片源自網(wǎng)絡(luò)

我是@國(guó)納科技醬，技術(shù)背景資深運(yùn)營(yíng)，百家匠心計(jì)劃簽約創(chuàng)作者，百家榜上榜創(chuàng)作者，百度問(wèn)一問(wèn)特邀金牌答主，扎根空凈/新材料/節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域二十年，用冷靜、專業(yè)視角給你帶來(lái)不一樣的科學(xué)認(rèn)知。

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