豐田(Toyota)積極推動氫燃料電池汽車,而氫燃料電池汽車面臨“雞生蛋、蛋生雞”問題,那就是沒有足夠的加氫站,消費(fèi)者就不會買車,但沒有足夠的氫燃料電池車,就沒有人會設(shè)加氫站。為了擴(kuò)展加氫站與其氫來源,先前韓國的現(xiàn)代汽車在加州決定開發(fā)“屎能源”,以南加州的廁所與下水道污水沼氣來制氫,如今豐田為了支援“未來”(Mirai)氫燃料電池汽車,也如法炮制,開發(fā)便便能源。
人體排泄物中含有非常多有機(jī)物,經(jīng)微生物分解以后,會產(chǎn)生富含甲烷的沼氣,在工業(yè)上,甲烷有多種方法可以制造氫氣,包括水合法、水合及部分氧化法以及裂解法等,所以,利用便便制造氫氣,在化學(xué)原理上確實可行,2014 年時韓國的現(xiàn)代汽車與加州大學(xué)爾灣分校的國家燃料電池研究中心(National Fuel Cell Research Center)合作取用南加州的便便能源,而如今豐田則先在日本福岡市進(jìn)行測試。
在福岡市中央污水處理廠,污水處理程序一開始與全球其他污水處理廠大體相同,先將污水沉淀分為液態(tài)污水以及固態(tài)污泥,此時于固態(tài)污泥中加入特定微生物,微生物能分解污泥產(chǎn)生生化合成氣,其成分為約6 成的甲烷與4 成的二氧化碳,從中除去二氧化碳后,取用甲烷以水合法制造氫氣,也就是讓甲烷與水蒸氣化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生氫氣及二氧化碳,之后再除去二氧化碳,就得到氫。
目前,福岡市中央污水處理廠每天可以生產(chǎn)300 公斤的氫,足夠加滿65 輛“未來”,而目前福岡市中央污水處理廠所產(chǎn)生的合成氣并未全數(shù)用來生產(chǎn)氫氣,部分直接拿來當(dāng)做燃料使用,若是全數(shù)用來生產(chǎn)氫,產(chǎn)能可倍增至每日600 公斤,豐田“未來”的首席工程師田中良和的愿景是,未來全球各大城市都如此善用便便能源,無需額外能源就能產(chǎn)生氫氣,配合氫燃料電池車,打造無需石化燃料的“氫能社會”。
要解決加氫站分布問題
目前全球大多數(shù)污水處理廠的污泥都在處理后掩埋,其中的有機(jī)物任其自然分解,產(chǎn)生的沼氣往往平白燒掉,這樣的免費(fèi)能源,可以用來發(fā)電,當(dāng)然也能用來制氫。目前全球主流制氫是自天然氣制氫,而天然氣卻是來自油氣井的石化燃料,因此讓氫燃料電池車的環(huán)保性受到質(zhì)疑。若是改用產(chǎn)自排泄物的沼氣來制氫,那就成了可再生能源,讓氫燃料電池車成為真正的零二氧化碳排放。
目前“未來”的表現(xiàn)并不樂觀,在積極推動零排放交通工具的兵家必爭之地加州,目前只售出幾百輛“未來”,遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于競爭對手純電動車,全加州也僅有約20 座加氫站,遠(yuǎn)少于競爭對手純電動車的充電站,雪上加霜的是這20 座加氫站幾乎都分布在洛杉磯與舊金山灣區(qū),離開這一小塊區(qū)域后就哪兒都去不了了;更糟的一點是,純電動車能在車主家中充電,氫燃料電池車卻只能到加氫站加氫。
豐田若要順利推動氫燃料電池車,就得解決加氫站分布的問題,而便便能源或許能幫上一點忙,因為若豐田能成功將每個市鎮(zhèn)的污水處理廠改造成加氫站,那么至少加氫站分布會廣一點,只不過,2014 年時現(xiàn)代汽車已經(jīng)嘗試過了,卻沒有任何效果,豐田再試一次,會得到不同的結(jié)果嗎?
Toyota is using sewage sludge to power its new electric car
(本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自《科技新報》──〈為了驅(qū)動氫能未來,豐田在福岡測試下水道污泥便便能源〉)