互动科普

极净燃料

一项研究工作的启动，预示着肥皂中的某一化学成分将可作为无污染汽车的动力。

Julie Wakefiel

汽车消耗大量石油资源，排放大量废气，制造噪音，严重污染环境。研究表明，汽车污染已成为世界性公害之一。因此，对使用高效、节能、无污染、零排放燃料的新型车辆的研究，正越来越受到人们的关注。

一个周末的晚上，美国新泽西海滨附近的一间小车库里，一位技工发动了一辆“福特探险家”汽车，并且开动它向前冲出半米多。周围爆发出一片喝彩声。留着胡子的化学家Steven Amendola跳上了车子的前座，另外5位看似毛躁的研究人员也都挤在后座上。他们一次又一次地前进、后退，每次只移动3米左右。

那一次开车兜风是两年前的事，也许是世界上距离最短的开车兜风了。Amendola领导的研究小组已经证明，洗衣皂里一种很普通的成分——毫不起眼的白色硼砂粉末，在水中溶解时，可以发动燃料电池车。它“燃烧”后不会产生有污染的废气或温室效应的副产物。而且，相对于其它燃料，这种燃料的基本原料的储藏量相当丰富。

数个月后，那辆福特探险家跑车使得这家初出茅庐的千禧电池(MillenniumCel1)公司很快家喻户晓，并筹资了3000万美元。项目主管Richard M．Mohring一语双关：“我们把车开到了纳斯达克。”这个研究小组的创新专利产品——氢贮存系统(Hydrogen on Demand system)，被安装在福特探险家跑车的引擎罩下面，由一系列布置紧凑的泵、管路以及催化剂室组成。当燃料——硼氢化钠遇到催化剂时，就产生氢气，再依靠空气中的氧气，即可驱动大多数燃料电池。这么容易就能够储存氢气，据说千禧电池公司是第一个提出来。氢的挥发性是其商业化的一个瓶颈，而在该公司开发的系统中，这种危险性已大大降低，因为氢气由随车携带的燃料生产，每次的量都很小，其压力仅仅是传统的压缩氢气供应系统压力的几分之一。

千禧电池公司总裁称这种燃料在很多方面比汽油要安全。氢仅占该燃料重量的7％，燃料本身不可燃也无爆炸性。另一点优势在于全球硼酸盐的储量。据硼酸盐的主要供应商美国硼砂公司最近的一项调查，全世界硼酸盐的总储量估计超过6亿吨，可以满足好几十年的需求。已探知的美国硼酸盐储量仅次于土耳其而位居世界第二位。

硼氢化钠的能量密度——即储藏在每升氢中的可用能量——可带动燃料电池，其效能不低于汽油内燃发动机。最新的一种样品可让燃料电池汽车行驶500公里而不用添加燃料。2001年12月，戴姆勒一克莱斯勒公司推出了“钠”概念车，一种城镇和乡村两用的小型货车，利用一套燃料电池引擎和一套蓄电池协助动力传送。在“钠”车系中，千禧电池公司的技术首次在传统车辆中进行试验，硼氢化钠为燃料电池供氢，燃料电池由加拿大温哥华的巴拉德动力公司(Ballard Power System)生产。该车正在美国各地巡回展示中，由于要用16秒钟才能将速度由零提升到每小时96公里，目前还难以给人留下太深的印象。但戴姆勒一克莱斯勒充满信心，认为它可以表现得更好。

硼酸钠受到世人关注已超过半个世纪。硼酸钠属于硼烷系列，在新能源出现之前的20世纪50年代，美国和前苏联曾开发硼烷类用作导弹和喷气式飞机的推进剂。如今，这种化合物主要在造纸厂作漂白剂使用。上世纪90年代初，Amendola曾担任美国的能源顾问，当时他就想到硼酸钠也许是最为理想的燃料，可以驱动美国人所酷爱的耗油大车。Amendola从小就爱动脑，念研究院时摆弄过推进剂和炸药，在获得化学博士学位之前，他就已得到两项关于净化煤处理的专利。Amendola曾用实验室里多余的硼酸钠做了一个电池，不但一次成功，而且一直运转了11天。这项研究成果很快就引来了投资者。

为了让投资获得回报，千禧电池公司聘请两位诺贝尔奖得主为其顾问，并从金鼎、杜邦和陶氏化学等公司挖走资深主管，期望利用他们的影响力与经验将这项技术带给社会大众。当然，该公司还必须克服一系列非常棘手的技术瓶颈。比如，硼氢化钠的市场售价大约是同体积汽油的50倍；此外，这种燃料所能提供的能量低于制造该燃料所耗费的能量。

缺乏可提供非碳氢化合物能源的基础设施是一块很大的绊脚石，并不是靠千禧电池公司一家就能克服的。也许会有那么一天，在汽车加油站里，人们用泵给汽车添加硼氢化钠燃料，同时将废品即硼酸钠用泵加以回收，然后返送到合成车间进行再循环。

千禧公司的命运取决于燃料电池的发展，以及那些最终决定非碳氢化合物燃料能否被广泛接受的各种社会因素。不仅是千禧公司的燃料价格很贵的问题，为了降低燃料电池的价格，需要大量资金用于支持技术进步，促进燃料电池生产的规模化。美国能源部新成立的氢能源发展委员会的一位委员主张集中力量加速发展氢气利用技术，尤其是目前布什政府已拟定计划，倡导使用高效石化燃料的车辆。

在等待氢气经济到来期间，公司还要解决一系列的过渡性技术问题。让内燃发动机以千禧系统提供的氢气作为燃料，而不使用燃料电池所产生的电力，也许才是带来氢燃料大规模商业化的真正契机。该公司车库里停放的一辆纽约市的出租车，装配的就是这种燃氢发动机。与现在的燃油发动机相比，其氧化氮排放量要低得多，而且不会产生二氧化碳。千禧公司的这项技术近期就可以作为许多系统的备用电源或小型发电机，比如为硅片生产厂、通信网络以及士兵的“盔甲”(一种抗压防护衣)供电。能长时间供电的硼氢化钠电池或燃料电池系统，在军事上可用于坦克、轮船以及无人驾驶飞机等。在供应链上，其优点很多：例如，海上的交通工具可以抽取海水，与船上的干燥燃料混合使用，从而保证在不补充燃料的情况下就能延长船只在海上执行任务的时间。

当然，无污染车的概念含义很广，包括以天然气和甲醇为燃料。许多研究人员预测，最终方案将是以固态媒介来存储氢气，或许使用碳纳米管，其发展还要花上几十年。依据富达资本市场(Fidelity Capital Markets)的研究部门卫士提哥投资伙伴(Vestigo Associate)副总裁David Saclder的观点，千禧公司能否扮演举足轻重的角色，取决于其能否尽快找到合适的合作伙伴。到目前为止，千禧已与美国硼砂、罗门哈斯及美国气体化工等供货商签约；同时，也在向各汽车制造商招揽生意。Saclder认为，向大型能源公司或者汽车制造商签约，建造大规模生产线，将是成败的关键。

如果千禧公司能够组建合适的联盟，并且降低能源成本，且产品不仅限于“钠”这种单一车系，那么，这种燃料技术将开创一个新纪元。如果这一切真实现的话，那这种白色粉末就可以为几乎所有的东西提供动力，从装备在个人计算机和轮椅中的小型电池，到公共汽车、渡轮、潜水艇甚至飞机的引擎和大型燃料电池。所有这些奇思妙想都为这种化学物质注入新的生命力，它的最初名气可以追溯到电视剧死亡谷的日子，前总统里根曾在片中推销过“20骡队硼砂”这个品牌的清洁剂。

【柯江华／译 李爱珺／校】