五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】 关于最近热炒的600公里时速磁悬浮列车 -- 忘情

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家园 氢能不如氨能

把氢气转成甲烷或其他含氮材料,需要的储存条件会大大降低,而且燃烧时也不会生成二氧化碳(但可能会产生氮氧化合物)。

氨是富氢化合物,重量载氢能力高达17.6%,体积载氢效率是氢气的150%。相比于氢气在常压下的极低液化温度(-283 ℃),氨在-33 ℃就能够被液化(或者在常温下,9个大气压)。在成本上,同质量的液氨储罐是液氢储罐的0.2%~1%,且液氨的单位体积重量密度是液氢的8.5倍。

氨的辛烷值高,抗震爆性好,可以通过提供更高的压缩比来提高输出功率。氨用作内燃机燃料时热效率高达50%,甚至近60%。氨的理论空燃比低,可以在内燃机中添加更多的氨来弥补其低位热值低的缺点。显然,氨作为燃料使用时也存在一些明显的燃烧缺陷。相对于汽油、柴油等燃料,氨燃烧时最小点火能量和层流燃烧速度均较低。因此,通常将氨与燃烧性能较好的燃料掺混来改善其燃烧特性。此外,在实际过程中,由于燃烧不充分和氧化发生,容易导致氨燃料所含的氮元素转化成温室效应更强的NOx气体排放。因此,燃烧和尾气处理的定向控制策略对于降低NOx排放至关重要。根据氨燃烧机理,温度和压力对NOx的生成有明显影响,控制温度在热脱硝温度范围内,并尽可能地提高压力是制约NOx生成的两种常规手段,后一种通常用于内燃机系统中。除此之外,还可以在燃烧尾气末端使用选择性催化还原(SCR)系统或燃料过量、废气再循环的策略减少NOx生成。

压燃式内燃机在重型卡车、船舶等交通运输领域和发电领域的年装机容量巨大,目前以燃油为主,产生的二氧化碳排放量占全球的3%~4%,碳减排需求显着。国际海事组织制定了航运业碳减排目标,指出到2050年,二氧化碳排放量应比2008年下降至少70%。因此,到2050年,至少15%的长途船舶应使用氨或氢作为燃料。氨燃料的高体积能量密度属性可以提高船体空间利用率,并且仅需要对常规内燃机进行微小改动,改变压缩比和更换耐腐蚀的管线即可。因此,氨被认为是一种适合应用于远洋船舶的清洁燃料。

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