甲醇(CH3OH)*簡單的有機化合物之一,是可以人工合成的*簡單的清潔液體燃料。甲醇可通過傳統化石能源清潔化生產制得,也可以通過太陽能、風能等間歇式可再生能源轉換獲得,還可以利用農作物秸稈、動物糞便、有機物等生物質能發酵獲得,它可再生且可以重復利用,是轉換氫能的*佳媒介。此外,相對于氣體能源而言,甲醇屬液態穩定性更高,易于儲存、運輸,是常溫常壓狀態下含氫*豐富的能源,1L甲醇儲氫量高達100g,與液氫基本相當,因此甲醇是轉換“科學界公認的*清潔能源——氫能”的*佳介質。所以甲醇不僅是一種化工原料,更是一種實現國家中長期儲能的大宗化工燃料。
諾貝爾化學獎得主喬治·奧拉提出“甲醇經濟”可作為應對過渡油氣時代能源與環境問題的一條有效解決途徑。他提出:人類使用的能源是能量的轉化過程,C,H元素是人類*熟悉也是存在量*大的;能量轉化過程的載體有很多,*好是液體;由于甲醇能夠很方便的由煤合成,而且是液體,它是石油耗盡后*好的能量載體。
我國中科院院長聯合多名院士也發文提出了“液態陽光經濟”。
“液態陽光”來源于豐富的陽光、二氧化碳和水,合成可再生綠色液態燃料。它將實現人類由化石燃料能源系統為主導的能源系統向綠色能源發展的轉型。
過去的兩個世紀,化石燃料為人類的經濟帶來了指數型增長,但如今人類也正面臨著這一增長帶來的后果——氣候變化、環境惡化、能源安全以及在未來大約100年的時間內,因化石燃料的枯竭所帶來的一系列問題。受世界人口增長和發展中國家工業化進程的推動,人們對能源的渴求程度與以往相比,已攀升到了一個空前的高度。展望下一個世紀,人類只能將主要的能量來源寄希望于太陽。
陽光是地球上*豐富的能量來源,然而,如果人們希望像“撥動開關”那樣自如輕松地使用太陽能,則需要開發一套系統,將來自太陽的能量轉化為穩定可用的能量形態,以便于儲存、運輸并配送至終端使用者。
如果人類能夠像發明水庫系統一樣,開發可以獲取并儲存太陽能的能量供應系統,將會對發展以陽光作為驅動力的未來世界大有裨益。
然而,將陽光轉化為可儲存、可運用的形式可謂挑戰重重,許多被認為有潛力的解決方案都面臨著技術、社會及經濟等多方因素的制約。太陽能可以發電,但不方便上網,電能不能直接儲存,只能先通過能量形式轉換,以其它的形式儲存起來,使用時再轉化成電能,或者直接利用。電能的各種儲能方案也都不盡理想,電池放久了就沒電了。而且,用電池還存在廢舊電池回收難和后期對環境污染的問題。
其實大自然為人們指明了更為智慧且簡潔的方法,植物可以獲取陽光并將其轉化為葡萄糖,葡萄糖既是能量的載體又能將其儲存,并通過水溶液的形式輸運和能量轉化。
人類想要獲取、儲存及供給太陽能,關鍵就在于如何將其轉化為穩定、可儲存、高能量的化學燃料,如綠色醇類燃料。液態燃料的運輸和配送*容易實現,在對現有的基礎設施和供應鏈進行一些改良后,便可廣泛地加以運用。綠色醇類燃料以二氧化碳、陽光為原料,其生產和利用將有助于滿足人類在交通、工業和材料等終端應用領域的能源需求,保持生態平衡,對可持續發展起到至關重要的作用。
當今世界的發展仍離不開化石燃料,而“液態陽光”將可能成就未來世界。因為綠色燃料來源于陽光,是可再生的不竭能源,在保護環境的同時,能夠對未來多種現代化應用及服務起到至關重要的作用。
“液態陽光經濟”概念其核心思想包括:多種能源變甲醇,甲醇變成人們需要的能源;CO2是能源的重要組成部分, 未來可以直接用空氣中的二氧化碳或工廠排放的二氧化碳生產甲醇。二氧化碳制甲醇過程為“吸碳排氧”,能源可自給自足,就地采集,并可就地消納和轉換。由于甲醇是液態,含氧量高,含氫高,碳是主要能源燃料的基本元素,是*簡單的醇。一方面,甲醇是一個高能的儲能工具,另一方面,甲醇只要不泄露,可以*儲存。甲醇不僅是*基本的有機化工原料,可深加工的化工品目前已達120多種,更是世界上*清潔的燃料能源。
“液態陽光經濟”概念肯定了甲醇作為可再生的液體能源的重要價值,認為甲醇可廣泛應用于各個領域,實現能源可持續發展。甲醇在節能、低碳和實際應用中確實有著不錯的表現,且符合我國能源安全、節能環保、低碳生活等多方面需求。因此,開發高效甲醇技術,對于推進清潔能源的應用,優化能源結構具有重要意義。
汽車的新能源之路已經開始已久,其發展目標都是盡可能的采用環保、低碳、可再生能源來取代不可再生的化石能源。根據相關報道實測甲醇燃料相當*,不含硫、不排放顆粒物、可生物降解、燃料安全性高于LPG、汽油、柴油,制備過程綠色環保。
《甲醇指導意見》出臺
3月19日,工信部等八個部委聯合發布《關于在部分地區開展甲醇汽車應用的指導意見》(下稱《甲醇指導意見》)。該意見明確提出:“實現車用燃料多元化,保障能源安全”,表明我國在能源領域的頂層設計日益清晰起來。
作為“紅頭文件”的《甲醇指導意見》已經出臺,甲醇作為替代能源的戰略成為中國發展甲醇燃料替代石油戰略,有望打破美俄油氣壟斷地位,*終改寫世界能源格局。
中國原油對外依存度高達70%以上,而進口原油中有70%是由外國油輪承運到中國的,在巨大的能源危機之下,結合中國缺油、少氣、但富煤的能源結構特征,發展煤制甲醇替代石油,可以實現能源自給自足,對于保障我國能源安全具有戰略意義。
甲醇燃料在汽車上應用有哪些優勢?
1、液態甲醇的加注方式,可以很好的兼容現有的加油站系統。這種平滑過渡的特性,肯定比起建設充電站、加氫站的普及率更容易提升。很多現有燃油車的優勢,比如續航、加注燃料的便捷性等都得到了繼承,同時又符合綠色環保的發展方向。
2、價格遠低于汽油、柴油,具有大規模工業制備能力,原料豐富,而且原材料之一煤炭對于中國來說儲量充足,可以降低對外能源依賴度。相比煤炭燃燒發電的直接排放和污染,煤炭合成甲醇的過程也是全封閉式的,可以將過程中的廢棄物收集利用。
甲醇燃料在汽車上應用有哪些劣勢?
1、由于甲醇燃料本身熱值較低,所以內燃機對甲醇的消耗量要大于汽油柴油。吉利的某款甲醇燃料汽車,現在百公里大約需要消耗15升甲醇,要比同排量汽油機高近一倍。從成本角度講,雖然甲醇消耗量大但單價很低,所以依然更便宜;真正問題是同樣續航里程的甲醇汽車,需要裝備比汽油車更大容積的“油箱”,一定程度上會影響空間表現。
2、甲醇有一定腐蝕性、又是優良溶劑,需要對現有發動機的油封、缸壁部件進行特殊處理,否則會影響使用壽命。這一缺點目前已經解決。
3、甲醇本身汽化潛熱高,低溫啟動性較差,所以目前的汽車技術主要是雙油箱配置,除了50升的甲醇之外,還有10升的汽油,汽油主要負責的就是在低溫情況的冷啟動,待熱機之后再切換成甲醇燃料。
甲醇燃料非常適合在中國發展;優點非常明顯,尤其是對于能源結構轉化的角度,畢竟中國現在對于進口石油的依賴已經到了一個相當危險的地步。
甲醇中僅含有1個碳原子,而汽油分子中含有5-12個碳原子,柴油分子中含有11-20個碳原子,這意味著甲醇的碳排*多為汽油、柴油的1/6;此外,CO2是能源的重要組成部分,不是越多越好,也不是越少越好,平衡才是*好的。甲醇制備過程為“吸碳排氧”,而甲醇制氫的過程為“吸氧排碳”,從該角度上來看,自然界的碳是能夠維持平衡的。
我們所謂的“燃料”,根本屬性上來說就是一種能量載體。為何石油如此方便,就是因為液態相對*容易運輸,甲醇燃料天生占據的*有利的特性也正在于此。
此外,甲醇還是*清潔能源氫能的*佳介質,甲醇作為液體儲存和運輸的安全性和便捷性都是得天獨厚的,其儲氫重量密度高達12.5wt%,常溫常壓下的甲醇儲氫要明顯優于液化(多級壓縮且冷卻能耗巨大)、高壓(安全性無法保證)和其他儲氫技術。
雖然甲醇燃料的理論和前景都非常可行,但一種新能源能否被接受,不僅僅是本身可能會遇到的技術困難,背后政策博弈、工業體系的支持同樣重要,近日國家出臺的《甲醇指導意見》對于積極甲醇燃料的企業來說是利好的信息。無論如何,甲醇燃料是我國發展新能源汽車的一種可選方案。
“經濟增長和環境可持續是中國乃至全世界的共同目標,為構建‘人類命運共同體’,中國將會與其他國家一道,為人類社會的共同發展推動綠色燃料的技術進步。”學術界認為,“‘液態陽光’可為世界提供一條兼顧經濟可持續增長和應對氣候變化、環境惡化的途徑,有助于實現聯合國可持續發展目標。”
山東海川化工技術研究院秉承讓能源轉換更高效的理念,從事汽柴油充分燃燒研究數十年,在該領域已有自己的多項專利,其海川新動能提力液在動力燃料改性劑領域已備受關注。中國是一個走向現代化的發展中大國,必須立足國情,從當前的發展階段出發,實施節能優先、以技術替代為支點、能源來源多元化、國內開發與國際合作并重的國家能源戰略。現階段根據國家出臺的《甲醇指導意見》,海川的研究人員立刻采取行動,研發出了適合甲醇燃料的甲醇添加劑,該產品不但能有效的保護車輛的油路和發動機點火系統,且能讓甲醇燃料熱值低,能耗量大的問題得到了明顯改善,在同一發動機上,可使甲醇燃料的動力明顯高于汽油燃燒的動力,甲醇百公里消耗也可降低20%以上,這項技術必將為我國能源戰略多元化,能源消耗高效化做出積極的貢獻。
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