化石燃料因燃烧时排放温室气体,破坏生态环境,已成为影响全球气候变化,引发极端气象灾害的元凶,严重威胁着我们的生存安全。尽量减少或尽早取代使用化石燃料是全人类的共同愿望。全球经济危机的爆发,加快了新能源技术革命的进程。在这场新能源革命中,美国、欧盟和日本正在角逐争雄,中国应该怎么办?
笔者认为,金属燃料或将带来结束化石能源时代的希望,而镁和铝这两种轻金属是比较典型的代表,它们具有很多优势。首先是技术上:一是无碳清洁,金属燃料在燃烧时不会释放二氧化碳、二氧化硫等温室气体及有害物质。二是热值高,燃料少而精,方便运输、使用和储存。三是可永续利用,经加工处理能无数次重复使用,不浪费资源,工业废渣少甚至没有。四是安全性好,与煤炭比,金属燃料的井下生产相对安全,而与核燃料比不会产生污染事故。五是节省资源,节省的化石资源可转为其它用途,比如生产更高价值的化工产品。六是生产技术成熟,用电解法制造镁铝工业产品工艺简单,技术相当成熟。七是资源丰富,镁铝是地球上含量最为丰富的金属元素,其中金属镁可由电解熔融的氯化镁(取自海水)制得,海水取之不尽。开发新兴金属镁燃料产业,浓缩海水,副产淡水,不与其它金属争夺工业原料,大有前途。
其次是应用上:一是可产生高温强光。镁铝燃烧时除提供热能外,还可通过光纤传输光源或光伏发电回收电能。二是镁能制氢和减碳。镁能与沸水反应制取氢气,并配合电解制氢,以氢燃料替代汽油和天然气。镁能在二氧化碳中燃烧,夺取氧析出碳,减少二氧化碳的排放。三是铝能制成铝热剂与铝合金燃料电池。铝与铁的氧化物为铝热剂,反应后能还原出铁,并产生大量热能。随着高新技术的深入发展,铝合金燃料电池有望成为新型汽车燃料。四是理想的大容量储能体。金属燃料是将太阳能、生物质能、风能、水能以及海洋能等先转换成电能,再转换为金属化学能的一种形式,是一种理想的储能方法。实际上,金属燃料是新能源的集合体或中转站。同时,它也为新兴智能电网储存大容量电能找到了很好的仓库,可随时通过燃烧发电还回电能,调剂余缺。而智能电网也为新兴金属燃料产业的生存和发展提供条件。两者是新能源的整合手段,优势互补,实现双赢。
当然,金属燃料要想取代(或大部取代)化石燃料,还必须满足更为苛刻、更为关键的商业运作经济条件——这就是金属燃料的制造成本要低于化石燃料的生产成本。当前,有一种太阳能聚热光伏与生物质能联合发电(ZGY)新技术会大大低于传统火力发电成本,这将为金属燃料商业化应用创造条件。不过,金属燃料和ZGY技术还只是构想,智能电网也刚刚诞生,要使三者的有机整合变成现实,需要一大批工程技术人员、专家和企业家通力合作,共同研究,更少不了政府政策与资金的支持。