人造汽油的成本,一升还不到三块钱!燃油车终于等到了续命的法宝?
这个令人振奋的好消息来自于中科院,2022年3月中科院大连化学物理研究所宣布,成功用二氧化碳和氢气合成了人工汽油,未来有望实现批量生产。据估计,这种人造汽油的成本每吨仅要4300元左右。

人造汽油
人造汽油其实和传统意义上的汽油是有差距的,是一种二氧化碳和氢气合成的液态氢燃料,辛烷值和95号汽油相似,所以可以替代汽油作为驱动燃油车的动力来源。
人造汽油的生产使用过程中,形成了一个二氧化碳循环,所以不会增加碳排放,是标准的清洁能源。

此消息一出,让许多燃油车主欣喜若狂。毕竟大家都知道,在多方因素影响下,油价一天比一天贵。
近两年燃油价格都在9元一升左右浮动,无数车主陷入“买车容易养车难”的尴尬局面。如果这种人造汽油能够普及,岂不是再也不用担心油价问题。

这种人造汽油的问世,对燃油车市场的持续发展也起到了至关重要的作用。在今年2月份,欧盟正式通过立法,自2035年开始,全欧洲禁售燃油车。
这不让不少爱车人士痛心疾首,直呼传统内燃机时代已成为过去。

但是这个决策必然损害多方利益,其中代表当属德国,作为现代汽车工业发祥地,其汽车生产业有多发达,但凡对车稍微有点了解的应该都知道。
于是,在德国据理力争和燃油替代能源的不断研发之下,最终争取到了,2035年之后,使用人造汽油的燃油车可以继续上路行驶,相当于给燃油车续上了半条命。

那至于为什么只是续上了“半条命”,就是我们接下来要说的问题,人造汽油目前无法大规模普及使用。
其实早在2011年,英国科学家就动起了人造汽油的心思,并宣称三年内就可以量产普及,每升成本不超过2.8元人民币。
当时他们制造的人造汽油是一种液态氢化物燃料,燃烧后主要生成水,基本不产生二氧化碳,是相当理想的清洁能源。

但是这个大饼英国科学家是只管画不管烙,毕竟也都知道,氢的安全稳定性极差,一言不合就爆炸。所以这种液态氢化物燃料的储存和运输就成了大问题,根本无法做到全世界推广使用。
人造汽油陷入循环怪圈
2022年,我国中科院科研人员研发出了二氧化碳和氢气混合制取的人造汽油。尽管这种新型人造汽油不存在运输和储存的困难,但仍然无法推广使用,这是为什么呢?

这次的问题出在原料上,首先要解决的就是氢气的问题。说到制氢,很多人应该都会第一时间想到电解水制氢,目前工业上制取氢气主要运用的就是这个办法。
但是,水要从哪来呢?总不可能陷入这样一个循环怪圈:为了节约化石燃料转而去消耗同样珍贵的淡水资源。

于是,大家不约而同的将目光转向了海水。海水占地球全部水资源的96.5%,制氢过程中又可以产生高纯度的淡水,可以同时解决制氢和净化海水的双重问题。
但是与淡水不同,海水的成分十分复杂,涉及到92种不同的化学物质和元素。这其中包括大量的离子、微生物和颗粒等杂质。
这些杂质给海水电解产氢带来一系列挑战,如副反应竞争、催化剂失活和隔膜堵塞等问题。

为了解决这些问题,海水制氢发展出了两条技术路线。第一种是直接利用电解或光解海水进行制氢。第二种是间接制氢,需要先对海水进行脱盐和除杂处理,转化为高纯度的淡水,然后再进行制氢。

长达半个世纪以来,中国科学院、斯坦福大学等国际知名机构一直在探索海水直接电解制氢技术。这项技术的关键在于如何克服析氯副反应、钙镁沉淀和催化剂失活等难题,以实现高效稳定的规模化生产。
但是一直没有找到突破性的理论和原理,能够完全避免海水中复杂组分对电解制氢的影响。

在2022年以前,即使放眼全世界,大规模高效稳定的海水直接制氢技术仍是空白的篇章。
直到2022年年底,谢和平院士科研团队提出了一种全新的思路,通过将物理力学和电化学反应相结合,建立了相变迁移驱动的海水直接电解制氢理论模型。

基于这个理论,我国出现了不少海水制氢示范项目,但仍是小规模试点,且大多处于在建或拟建阶段。因为在海洋上布置大规模制氢装置,不管是浮动式还是固定式,都必须克服海浪巨大的冲击力问题。
尽管可能还有很长一段时间,但氢气的问题是有望解决了。

接下来的难题就是,电解水的电。我国目前主要的发电方式还是以化石能源为燃料的火力发电,于是又回到了刚刚的循环问题,总不可能为了减少使用化石燃料生产的汽油,燃烧更多的化石燃料发电吧?
那么就只有依靠风能或者太阳能发电,但是目前来说风能和太阳能发电的能源转化率还是太低了,远远无法满足市场需求。
人造汽油为什么不能普及推广?
目前世界上的太阳能和风能利用发展到什么程度了呢,能否满足人造汽油制造过程中需要的电能?

有人做过统计,如果完全按照现在清洁能源发电去制造人造汽油,哪怕再过七八年,德国人造汽油的使用率也仅占所有汽油的2%左右,整个欧洲看下来就更少的可怜,欧盟预计到2030年达到0.7%,2035年提升到5%,只能说,对整个燃油车行业的作用是聊胜于无。

同时,人造汽油在生产过程中需要的油耗其实并不低,与其将电用来制造人造汽油,不如直接用在新能源电车上。
欧洲运输环境联合会就曾发表过论文证实这一点,发动机的热效率到达42%已经是很高了,人造汽油的电能利用率只有16%,但是如果直接给新能源电车充电,电能利用率将达到77%。

打个比方,100度电,真正作为驱动汽车动力的只有不到7度,剩下的全部在多次能源转化中损耗了。
而将这100度电全部充给新能源电车,有77度电都被好好利用了,只损耗了23度电。所以在没有更高效低成本的电力来源之前,大规模制取人造汽油,其实并不划算。

那如果我们忽略生产原材料来源问题,假设人造汽油能够批量化生产了,是不是就能解决地球的能源危机呢?
这其中存在的问题就是,哪怕人造汽油批量化生产,能不能被广泛使用。简单的简单来说就是现有的汽车动力结构,还有加油站装置等等能不能满足人造汽油的使用条件。

答案是不仅能,而且可能比汽油更适合。这种人造合成的汽油使用起来非常简便。只需要像加入普通汽油一样倒入油箱,引擎就能正常运转。
而且由于这种人造汽油的成分更加纯净,不含颗粒等杂质,液体的浓稠度也不高,就不容易对汽车构件造成磨损,从而延长车辆引擎和燃料系统的使用寿命。

还有就是能源转化率的问题。就像去买菜,第一堆菜10块有10斤,其中只有一斤是能吃的,而第二堆菜,10斤要20块,但是这10斤都能吃,自然不会有人选择第一堆菜。
汽车动力能源也是一样的道理,人造汽油就算便宜,能源转化率至少也要与汽油持平才行。经过检测,人造汽油没让人失望,其能源转化率高达95%,哪怕跟以低能耗著称的新能源电车相比,那也是妥妥的王者。

从这两点来看,人造汽油具备推广普及的实力,最大的问题还是出在生产上,不过我们永远要相信,需求是促进生产的最大动力。
可以确定的是,人工汽油会将燃油车的发展推动到一个新的阶段。
它能减少我们对、原油的依赖,降低能源消耗和环境污染。虽然目前还面临一些挑战,但随着科技进步和政策支持的不断加强,我相信人造汽油技术将来会得到更广泛的应用,推动能源结构的转型和升级。

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