青少年喜欢的科技前研:什么是植物发电——甲醇如何发电

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在用植物纤维素转化为绿色能源中,还有一种重要产品,那就是甲醇。

甲醇也是一种可以燃烧而很少污染环境的液体燃料能源。甲醇的突出优点是,碳氢化合物、氧化氮和一氧化碳的排放量很低,而效率较高。比如用甲醇作燃料的汽车,发动机的输出功率可比汽油、柴油车高17%左右,而排出的氮化物只有汽油、柴油车的50%,一氧化碳只有后者的12%。据美国环保局组织试验表明,如果汽车改烧85%甲醇和15%无铅汽油的混合燃料,仅美国城市的碳氢化合物的排放量就可减少20%~50%。而如果汽车使用纯甲醇,则碳氢化合物的排放量可减少85%-95%,一氧化碳的排放量可减少30%-90%。如果汽车有害物质排放量大量减少的话,仅美国每年就可节省治理污染费数百亿美元。

科学家们不仅使甲醇有可能最快从实验室走向公路,而且还在扩展其应用范围,使甲醇进入发电站。80年代末,日本通产省资源能源厅提出一项“利用甲醇作为发电燃料”的研究课题,并组织23家公司参加,进行工业性试验研究,开发分解纤维素的发酵技术。目前,日本已兴建了一座1000千瓦级的甲醇发电实验站,于1990年6月开始发电。甲醇如何发电呢?日本专家们的做法是:先将甲醇加热使其气化,气化的甲醇与水蒸汽发生反应产生氢气,然后以氢为燃料,在燃烧室中燃烧生成燃气,用以驱动燃气轮机带动发电机组发电。

利用甲醇作为发电能源,优越性也很大。比如,甲醇发电的成本,目前约为石油或天然气发电的1.5倍。但随着大面积种植高光效植物的发展和甲醇收成成本的降低,将会使发电成本逐步降下来,而石油和天然气的价格将有只涨不降的趋势,相比之下,甲醇发电将是便宜的;“植物甲醇”可以大面积种植再生,而不会面临枯竭的威胁;甲醇的低污染特性是化石燃料所不可比拟的;甲醇在常温下是液态,贮存和运输都很方便。因此,专家们认为,21世纪初,甲醇很有希望成为常规矿物燃料的替代能源用于发电。日本在用甲醇发电方面,将继续向前发展。他们下一步的试验机组容量是1万千瓦级,燃气进口采用1150℃,发电效率可达41.6%。按照理论计算,如把进口燃气温度提高到1300℃时,其效率将可达到45%。日本这家研究机构正在研究全系统的性能、可靠性和实用化中的技术难关问题。利用甲醇作燃料能源的大趋勢已显露出来。

当然,使用甲醇燃料也不是没有问题,现在人们对它的认识还有分歧。

有人认为甲醇在燃烧时产生的甲醛大约比石油多5倍,而甲醛被认为是一种致癌物质;还有人认为甲醇含毒,刺激眼睛。到底甲醇对环境和人体的危害有多大?还有待于进一步研究观察。这个问题,在巴西曾引起了一场风波。

80年代末,巴西由于酒精短缺,已不能满足酒精燃料汽车的需求量,就进口了1300万加仑甲醇,没想到由于上述可能的“有害性”问题,受到了环境部门的指责。里约热内卢州政府受到很大压力,被迫宣布了一道禁止在市场上销售甲醇用作汽车燃料的禁令。但巴西已经生产了众多的酒精燃料汽车,而酒精近年来一直处于短缺危机之中,许多酒精汽车面临停驶境地,使得社会上出现了尖锐的对立情绪,以致诉诸法律解决。最后,巴西最高法院只能作出折衷裁决:除里约热内卢州以外,全国其他地区仍可继续使用甲醇作为汽车燃料。一场风波才算平息下来。1990年,巴西国家石油公司也在技术上拿出折衷方案,宣布将使用60%酒精和33%甲醇、7%汽油组成的一种车用混合燃料。

我国在这方面也取得长足发展,逐步接近世界先进水平。例如,1992年初,一位教授在“第九届国际醇类燃料会议”中宣读了一篇《低比例甲醇汽油蒸发损失规律的研究》重要论文,透露了我国在低比例甲醇代用燃料方面的研究,已取得重大突破,他主持研究的“薄膜蒸发器”属国内首创,并被权威人士誉为国际领先地位。

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