氢能源车太贵,纯电跑不远,金属燃料烧锅炉才是新能源车王道!
在全球气候变暖,和碳排放的压力下,全球汽车行业都在面临着转型的问题。
基本上所有的化石燃料都含碳,包括甲烷和甲醇。纯粹无碳的能源,做汽车的动力,目前只有电和氢。
电动车主要受制于电池的问题,根本跑不远。电池的问题既有化学问题,又有物理问题,受到双重制约,解决起来相当麻烦。
现在主流电动车的电池,都是海量的18650电池串联并联组成。特斯拉的电动车电池就是7000颗左右的18650电池,入门版的Model S 70 采用70千瓦时的电池组,Model S 搭载了90 千瓦时电池组。一块电池蕴含的能量,只相当于一箱汽油的几分之一。所以,一般开纯电车的车主,在寒冷的冬天或者是特别热的夏天,是不宜出门的。空调的耗电就会让电动车的续航里程极大的降低。
目前市面上的氢能源汽车,主要是氢燃料电池。通过质子交换膜把氢的化学能,直接转换为电能。这一套动力系统,从氢的高压存储装置开始,一直到燃料电池,造价高昂。所以氢能源车的价格极其昂贵,一个4.5吨重的轻卡,造价就要90万人民币。所以,虽然氢燃料电池具有效率高,续航里程长的特点,但是受价格因素制约,仍然很难向市场推广。
》为了保护环境做到零碳排放,除了上述两种汽车能源以外,还有一种汽车能源:金属燃料烧锅炉推动蒸汽机。
我们以铝为例,铝完全氧化释放出来的热量相当于等重汽油热量的1.2倍。作为热源是完全合格的。
目前市面上的铝价在14,000元一吨左右,九十五号汽油的价格在7块5毛钱一升。而一升汽油的重量只有750克左右。所以一吨汽油的价格也要在1万块钱左右。
如果不考虑其他的因素,单从燃料的成本上来说,用铝作为汽车的燃料,只比汽油高百分之18。
为什么不用铁来烧呢?当然铁氧化也可以发出热,暖宝宝就是用铁粉做的。铁更加便宜,但是关键的问题是铁的冶炼需要用焦炭。而铝的冶炼只需要用电。
零排放的社会应该是这样的:核能发电,电能冶炼铝,铝给汽车做燃料,燃烧后形成的氧化铝再次送回铝厂进行电解。
燃烧铝的话,当然就是要用锅炉烧水,内燃机变成蒸汽机。实际上使用锅炉的汽车出现,比使用内燃机的汽车早。
下图是1825年的蒸汽汽车。
》经过100年的发展,到上世纪初,蒸汽汽车已经改进的他妈妈都不认识了,而且性能有了极大的提高,有几项性能,甚至秒杀当时的内燃机汽车。
下面这辆汽车,看起来高大上有木有!这是沃伦多布尔和比尔多布尔兄弟,在1912年制造的纯蒸汽汽车。
这辆汽车没有离合器和变速箱,存储在压力包里的蒸汽,只要通过一个阀门,就可以瞬间转化成能量。从0加速到60英里只需要15秒的时间,而当时的福特t型车加速到同样的速度需要40秒。
就算是往复式蒸汽机汽车,跟内燃机的汽车相比,仍然有以下优点:
第1,转动的机械部件极少,行驶非常安静。维修方便,经久耐用。
第2,蒸汽活塞推动的运动机构有极大的扭矩,可以轻松拉动大质量的货物。由此带来的启动加速性能极好。
第3,燃油在锅炉里燃烧的时间更长,燃烧的更加彻底。多布尔兄弟100年前制造的蒸汽汽车,可以通过今天最严格的环保标准。
当然这些蒸汽汽车也有自己的缺点,就是启动速度比汽车慢,而且重量重,高压部件制造成本高。总的来说,蒸汽汽车败给内燃机汽车主要是败在经济指标上。
但是这是有一个前提的,就是内燃机汽车的经济性需要以廉价的汽油和轻松的排放标准为前提。
》时间之轴转动了100年,人类的科技也发展了100年,如果使用蒸汽做动力,不必重复多布尔兄弟的老路,我们还有一种新的选择,就是蒸汽轮机。
现代化的航空母舰,不管是核动力的航空母舰,还是像我们国家烧重油的辽宁号航空母舰,其动力源全部都是蒸汽轮机。核动力潜艇上的动力源也是蒸汽轮机。
蒸汽轮机没有活塞等往复运动的部件,结构紧凑,功率密度大,调速范围大,启动迅速。基本上除了制造难度比较高,价格较高以外,各方面性能秒杀内燃机。
把汽车发动机制造业全面转向小型的蒸汽轮机行业,绝对是一个比内燃机更有前途的产业。未来星际殖民、宇宙航行肯定不可能用内燃机做动力,因为在未来的外太空中,氧气的主要目的是供给人类呼吸,所以绝对不会给化石燃料分配。未来外太空的发电装置,都是核燃料烧锅炉,推动蒸汽轮机发电。
现在培育产能才不会错过大宇航时代。
石油的生产以及开采日渐枯竭。如果汽车使用化石燃料,能够顺利的过渡到使用金属燃料,电解铝等冶金行业的效率会大幅度的提升,同时又进一步的会促进金属燃料价格的下降。由于金属燃烧以后形成的是固体氧化物,可以重复回收利用,避免了二次污染。
当然用金属做燃料肯定会面临着一些问题,比如说控制燃烧速率和燃烧温度过高的问题。铝充分的燃烧会产生出极高的温度(很多燃烧弹和炸弹里都有铝热剂)这些都是要在今后的燃料研发中解决的。如何让金属燃料有一个平稳和缓慢的燃烧过程,类似于煤炭那样,并且实现燃烧速度可控,这些问题的解决将催生一大批新的科研项目和产业。
》其实用金属做燃料并非天方夜谭,相关的研究在军事领域和军用发动机领域,10年前就开展的如火如荼。
美国橡树岭国家实验室开展用纳米金属混入汽油中提高发动机的燃烧性能,已经有相当长的一段时间。国内也做过相应的研究,根据资料检索,其应用仅限于推动鱼雷等水下兵器的动力。
众所周知,我国的民用汽车的发动机工业长期落后于国外。目前世界上汽车零配件的前100强绝大多数都是国外企业。用铝做燃料烧锅炉推动汽车前进,在国际上还没有大规模应用的先例,我国如果先行介入该行业,势必会形成规模与先发优势。
》铝燃料锅炉汽车,从物理角度上实现,没有任何难度。唯一可能遇到的问题是规模效益以及经济性问题。这个问题,并不是说国外没有做,就证明这条路不对。
比如说我们国家的两轮电瓶车产业,在国外就没有做起来,但是在国内就诞生了这样一个产业,并且中国的两轮电动车远销世界各地。
铝燃料锅炉汽车,能否成为一个行业,卡在市场规模上。而中国由于有庞大的市场,正好是培育这一产业的先机。
这个产业链条,除了原来汽车产业的那些配套企业以外,会增加以下三大产业:铝燃料,精密微型锅炉,微型汽轮机。
这其中精密微型锅炉和微型汽轮机都是全新和半全新的产业。我国航空发动机的发展,除了开发设计以外,成品率太低、产能太低和成本太高也是很大的问题。而汽轮机行业和航空发动机行业有一定的衔接,都使用动力涡轮。有可能汽轮机行业的大发展,会极大的提高我国国家航空发动机的发展。
铝燃料锅炉汽车行业,潜在的市场和用户,完全不成问题。只要国家下定决心搞,给予一定的政策扶持,一定会成为一个以中国为主导的世界性产业。
中国汽车产业要实现弯道超车,这可能是唯一的机会。