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5月19日,,南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長、清潔能源研究院院長、講席教授劉科在復(fù)旦大學(xué)EMBA前沿論壇暨澎湃新聞“家園計(jì)劃”聯(lián)合啟動(dòng)儀式上演講。
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0 ^- X8 r7 {+ m7 W在論壇上,,劉科強(qiáng)調(diào),未來燃料電池技術(shù)成熟了,,甲醇就是綠氫的液體載體,,因?yàn)橐后w是人類最好的能源載體。) p$ Q q% O( u0 P+ {
以下問全文:
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碳中和的核心是能源轉(zhuǎn)型,。而能源里面最重要的是四件事情:風(fēng)能,、太陽能、電動(dòng)車和氫能,;潮汐,、地?zé)徇@些都很重要,但相對(duì)來說體量小一點(diǎn),。時(shí)間有限,,我就分別就這四件事跟大家談一下。) I/ P" ^: M# J( g x6 |' L. A% [
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首先是太陽能和風(fēng)能,。華為要在沙特建一個(gè)1.3GW的太陽能電廠,。1.3GW什么概念?如果用煤發(fā)電,,一天需要~13000多噸煤,。因?yàn)樯程厝照諘r(shí)間長,資本成本低,,他們可以做到一度電1美分,,也就是說一度電只要7分錢人民幣。前兩年珠三角,,煤價(jià)漲了兩倍多,,火電成本一度接近5毛,所以這個(gè)7分錢是不可思議的事情,。) s6 C' O( y+ D5 F
6 R& X! s/ r9 n能源非常有趣,,常識(shí)告訴我們,風(fēng)能,、太陽能裝了那么多,,煤價(jià)應(yīng)該下跌,但前兩幾年煤價(jià)漲了兩倍多,。所以有些東西按常識(shí)是錯(cuò)誤的,,因?yàn)樘柲茉俦阋耍荒甑娜照找仓挥羞@點(diǎn)時(shí)間,,像在深圳,,一年日照時(shí)間不到1200小時(shí),上海大概1000小時(shí),,即使到包頭,,也只有1800小時(shí)左右,。而且即使有這些時(shí)間,也不可能早上太陽出來了就把火電廠關(guān)掉,,下午太陽落山再啟動(dòng)火電廠,,因?yàn)榇蠡痣姀S一開一關(guān)就是72小時(shí)。所以一方面我們有大量的風(fēng)能,、太陽能上不了電網(wǎng),,另一方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要電;近期又不得不增加幾個(gè)火電廠,。, {/ l" ~$ H' {- G4 i2 f/ v
. k, y: E! {4 _1 Z1 R$ R不過太陽能確實(shí)便宜了,。我在2010年回國籌建國家能源集團(tuán)北京低碳?xì)淠苎芯吭海∟ICE),我們請(qǐng)了跨國能源公司的CTO,,30多個(gè)發(fā)達(dá)國家的院士,,包括4個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)得主作為我們的顧問委員會(huì)委員,一年開兩次會(huì)探討的就是未來中國能源應(yīng)該怎么發(fā)展,。0 z1 N( p/ c# o1 C, F3 M: U
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我可以很坦誠地告訴大家,,2010年這批人包括我自己,都沒有想到,,在短短的12年后,,中國的風(fēng)能太陽能會(huì)這么便宜。如果有了一度電7分錢的太陽能,,那么這個(gè)世界完全可以改變,。海水淡化就便宜了,迪拜周邊的海就可以改造為綠洲,,在太陽能板底下發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè),。
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7 F1 c1 N) f4 Z" U這么便宜的太陽能,會(huì)讓這個(gè)世界改變,,但改變的前提是必須要有好的儲(chǔ)能技術(shù),。電池儲(chǔ)電給手機(jī)、電腦,、電動(dòng)車供電沒問題,,但是目前GW級(jí)的大規(guī)模儲(chǔ)電最便宜的還是抽水儲(chǔ)電。所以電池研究了一百年,,還是比不過一百年前就存在的技術(shù),,這說明大規(guī)模儲(chǔ)電不能依賴電池,要換賽道,。% Y5 W* z- `1 _$ k
4 R( u; I# }& q0 L目前一提儲(chǔ)能技術(shù)就是三板斧:抽水儲(chǔ)電,,但是平原地區(qū)無法做;第二是電池,;第三是壓縮空氣,,但壓縮空氣只能在有巖洞的地方,,同時(shí)這三個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)只是短期儲(chǔ)能技術(shù)。
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% r7 o" A o3 ?% X! j2 j2021年夏天,,歐洲的天然氣價(jià)格暴漲,。沒風(fēng)的時(shí)候,歐洲的太陽能也不強(qiáng),,唯一只能靠天然氣,但世界沒有這么多天然氣,。遇到這樣的極端天氣,,不光要短期儲(chǔ)能技術(shù),還要長期儲(chǔ)能技術(shù),。
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8 M; d/ c, W% p5 l0 m風(fēng)能比太陽能略貴一些,,價(jià)格也降下來了,但再便宜它在時(shí)間上不均勻,。供電也不可能今天有風(fēng)供電,,沒風(fēng)就斷電。所以不光要有幾個(gè)小時(shí)的儲(chǔ)能技術(shù),,還要一個(gè)夏天不刮風(fēng)的時(shí)候可以長期儲(chǔ)能的技術(shù),,這是核心。
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接下來我談一下電動(dòng)車,。中國發(fā)展電動(dòng)車是因?yàn)槲覀兊氖筒粔颍?3%靠進(jìn)口,。實(shí)際在110年以前的1912年,以愛迪生為首的一批人說未來的汽車是電動(dòng)車,,以福特為代表一些人則認(rèn)為未來是燃油車,。' ]2 ^8 W) b( T8 j; }4 h" q
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鉛酸電池早于內(nèi)燃機(jī)發(fā)明,有了鉛酸電池,,再加一個(gè)電動(dòng)機(jī),,加個(gè)沙發(fā)、加個(gè)蓋子就是當(dāng)時(shí)愛迪生的電動(dòng)車,。但是歷史告訴我們,,1920年代以后,愛迪生的電動(dòng)車幾乎銷聲匿跡,,直到近年,,電動(dòng)車的產(chǎn)能才有所回升。今天電動(dòng)車真正的技術(shù)進(jìn)步一方面是電池及電機(jī)方面的發(fā)展,,另外就是通信技術(shù)及IT技術(shù),,不是車本身有什么了不起。媒體上經(jīng)常說,,電動(dòng)車智能化,、網(wǎng)聯(lián)化必然是電動(dòng)化,。沒這個(gè)必要,手機(jī)照樣可以導(dǎo)航�,,F(xiàn)在好的汽車,,像勞斯萊斯、奔馳,,基本是用千瓦的電池了,,無非就是看自控系統(tǒng)耗多少電。所以智能化,、網(wǎng)絡(luò)化和電動(dòng)化沒有必然聯(lián)系,,而車的本質(zhì)還是A到B,上下班開半個(gè)小時(shí),,不可能像手機(jī)一樣伴著你,,所以車上有花里胡哨的手機(jī)功能是錦上添花,不是雪中送炭,。( X& a) C ?- K% a0 e
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回到核心問題,,一百多年前就有電動(dòng)車,為什么后來銷聲匿跡了,?我先解釋一下歷史為什么會(huì)這樣發(fā)展,。- l9 Q7 \8 K8 m$ g; ~3 F
7 X" c6 o9 `8 K4 d/ e; b第一,能量密度,,油箱不能無窮大,。假設(shè)油箱都是一立方米,不同能源的能量密度中,,氫氣是最小的,,每立方米只有3.2千瓦時(shí),也就是3.2度電,,天然氣10千瓦時(shí),。鉛酸電池在1859年就發(fā)明出來了,今天全世界開的所有燃油車?yán)锒歼是鉛酸電池,,并沒有用鋰電池,,因?yàn)樗男詢r(jià)比高。人類花了上百年時(shí)間,、上萬億的研發(fā)經(jīng)費(fèi),,到今天最好的鋰電池的能量密度大概也就是400千瓦時(shí)/立方米左右(根據(jù)比亞迪的刀片電池)。但是液體是多少,?汽油是8600千瓦時(shí)/立方米,,一個(gè)將來可以拿太陽能和風(fēng)能制出來的綠色液體,叫甲醇,是4300千瓦時(shí)/立方米,。
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x" b: q: `" V: q電池研究了一百年,,能量密度連液體能源的零頭都不到,不是差20%-30%,,是差10倍,,這是今天的實(shí)際數(shù)字,這也是人類當(dāng)初選擇液體作為能源載體的主要原因之一,。$ u$ H5 J6 f e' T( }! t B. p' ?
0 B( k# f! J% m- f2 J1 q* t第二個(gè)原因,,一旦把風(fēng)能太陽能轉(zhuǎn)成液體以后,在大陸上可以管路輸送,,海上可以跨海輸送,。在2016年10月,深圳加油每升是7塊錢,,我說假設(shè)7塊錢一升,這個(gè)油從休斯敦的煉油廠送到深圳,,運(yùn)費(fèi)是多少,?+ A9 g' m* d' o8 ^8 s6 U. ^1 l
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有人猜5元,有人猜1元,,真正的答案是7分錢不到,。因?yàn)橐坏┌烟柲茱L(fēng)能轉(zhuǎn)成液體,在休斯敦裝船時(shí)不需要人工,,管子一接就送到船里了,,路上耗的就是油錢和折舊費(fèi)。假設(shè)一條油輪大船30萬噸,,按比重算裝汽油接近4億升,,如果以1升1毛錢來計(jì)算,就是4000萬,,船跑一趟油錢根本用不到4000萬,。這就是為什么這個(gè)世界產(chǎn)石油的就幾個(gè)地方,但可以送到世界上任何一個(gè)角落的最根本原因,。
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第三,,液體可以長期儲(chǔ)存,比如茅臺(tái)酒儲(chǔ)存50年都沒問題,,但氫氣和電池不能這樣儲(chǔ)存,。這也是為什么人類選擇液體作為能源載體。 w. `6 K ~% j ~! ]. E
: i1 l+ g; _- c4 K回到核心問題,,為什么人類的第一條流水線是福特流水線,?因?yàn)樵煲慌_(tái)內(nèi)燃機(jī)很貴,但圖紙一旦定型,一條流水線可以生產(chǎn)100萬臺(tái),。今天中國的內(nèi)燃機(jī)成本,,每臺(tái)不超過1萬元人民幣。6 c& u. D8 W" c2 P
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2018年我寫了一篇《關(guān)于中國新能源汽車戰(zhàn)略的再思考》的文章,,根據(jù)當(dāng)年的數(shù)字,,我的估算是,大概每輛電動(dòng)車需要53公斤銅,、8.9公斤的鋰,、39.9公斤鎳、24.5公斤錳,。2018年,,我在文章里預(yù)測(cè),假設(shè)電動(dòng)車發(fā)展這么快,,必然導(dǎo)致各種金屬價(jià)格暴漲,。碳酸鋰的價(jià)格,從當(dāng)時(shí)的每噸4萬,、5萬,,最高漲到60萬,前段時(shí)間下降了一點(diǎn),,但最近幾周內(nèi)又從15萬之后又飆升至30萬,。: z6 e" J: T2 m; D0 \& J0 K# N3 m
! I( k$ M. Z9 j! h( O金屬價(jià)格漲了這么多,但車價(jià)不能這么標(biāo),,因此在這么高的原材料價(jià)格下,,凡是當(dāng)初沒有鎖定礦山的企業(yè)基本都是虧錢的。我們追蹤全世界的貴金屬市場,,追蹤了很多年期貨市場,。貴金屬之所以它叫貴金屬,是因?yàn)樗荒敲慈菀桩a(chǎn),,它的儲(chǔ)量就在這里,。
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/ d; `$ b. \4 T7 `; c4 y# ]& q電動(dòng)車是好技術(shù),我自己也開電動(dòng)車,。在深圳這種比較暖和的地方,,在平坦的地方開,沒問題,。上下班開,,很便宜,很干凈,,電動(dòng)車的駕駛體驗(yàn)也很好,。! X. v" p5 |* s' j3 |0 n& R* M
3 E9 V5 C1 j8 {( f但電動(dòng)車的發(fā)展要有“四個(gè)同步”,一是要和電網(wǎng)的清潔化同步,電網(wǎng)今天69.5%靠煤發(fā)電,,表面上是電開車,,實(shí)際上是煤開車,,那怎么能叫新能源汽車,?邏輯上不通,,所以只有電網(wǎng)大量綠色化了,才能叫新能源汽車,。二是,,電動(dòng)車的發(fā)展速度和造電池所需的各種金屬原料的供應(yīng)量同步。三是,,電動(dòng)車的發(fā)展要和電池回收技術(shù)發(fā)展同步�,,F(xiàn)在每年中國生產(chǎn)500多萬輛電動(dòng)車,十年后就有至少5000多萬輛電動(dòng)車,,電池都是巨毒的,,不是不能回收,但回收時(shí)的環(huán)保成本比較大,,所以有些PE高的企業(yè)不愿意做,。我一再呼吁國家要關(guān)注電池回收的問題,否則劇毒的電池清潔回收跟不上,,將來會(huì)污染土地、地下水,,是給我們子孫后代留后患,。& V4 x. f K( U3 O- R5 S& K4 a
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這幾個(gè)同步做好,電動(dòng)車還是大有前景的,。我現(xiàn)在擔(dān)心的是,,中國的GDP超過了幾千億的城市大都在大量規(guī)劃、生產(chǎn)電動(dòng)車,,一窩蜂上去以后,,過幾年會(huì)產(chǎn)能過剩。
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# `/ Z4 u7 x8 m. p5 `氫能確實(shí)是好技術(shù),。人類迄今為止所有的動(dòng)力系統(tǒng)都是靠燃燒,,蒸汽機(jī)燒煤到燒汽油、柴油,,1000多度燃燒產(chǎn)生動(dòng)力,。氫能燃料是氫氣和空氣中的氧在80℃靠H2和空氣中的氧通過電化學(xué)的原理發(fā)電,其效率是內(nèi)燃機(jī)的2-3倍,,這也是氫能將來會(huì)大有前景的最根本原因,,它還有很多優(yōu)勢(shì)。量產(chǎn)的成本也會(huì)降下來,它也用貴金屬,,但這些年來貴金屬的用量越來越少,。另外,燃料電池貴金屬回收技術(shù)非常成熟,,環(huán)保成本也不高,,這是氫能的優(yōu)勢(shì)。
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從上世紀(jì)90年代末期到現(xiàn)在,,美國,、日本、歐洲等在氫能上投資了幾百億美元,,但沒有產(chǎn)業(yè)化,。最根本的原因,回到能源載體理論,,液體是最好的能源載體,,氫氣不適合做人類大眾和公共的能源載體,因?yàn)槟茉摧d體要求最大的能量密度,。同時(shí),,氫是最小的分子,意味著它最容易泄露,。在露天沒有問題,,但我們做過實(shí)驗(yàn),問題是在封閉空間,,尤其是像深圳這樣的地方,,大部分車停在地下一層甚至三層,氫氣一旦泄露,,它是爆炸范圍最寬的氣體,。而且到了這個(gè)范圍內(nèi),氫氣是最容易點(diǎn)燃的氣體,。形象地比喻,,一根針掉到鋼板上產(chǎn)生的火花,就可以把這個(gè)屋子點(diǎn)燃,。因?yàn)闅錃獾谋ㄐ�,,所以建設(shè)加氫站的時(shí)候需要有一定的安全距離。氫氣不好儲(chǔ)用,,但這不等于氫能沒有前景,。怎么做?回到我今天講的重點(diǎn),,綠色甲醇,。* B: ~2 V; F4 k2 l
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氫能熱起來,,是因?yàn)轱L(fēng)能和太陽能上不了網(wǎng),棄光,、棄風(fēng)太嚴(yán)重,。今天中國的太陽能大部分在內(nèi)蒙古、青海,、新疆,,電輸不過來,而氫比電更難輸,,未來也許會(huì)建輸氫管,。另外,氫氣的體積巨大,,輸?shù)竭@個(gè)城市必須立馬用,。這是“先有雞還是先有蛋”的問題,現(xiàn)在一個(gè)拉氫的大卡車49噸重,,只能拉250公斤的氫,,實(shí)際上是350公斤,但到了地方只能卸載250公斤,,因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)不能太大,。49噸重的卡車從西部拉到深圳,路上耗的柴油的量比運(yùn)輸?shù)臍涞哪芰窟多,。不過也不是沒有辦法,。十幾年前,李書福(吉利控股集團(tuán)董事長)覺得中國的石油不夠,,甲醇便宜,,想在汽車上用甲醇,花了很多億搞研發(fā),。貴陽這邊有1.7萬輛公共汽車,、出租車用甲醇開車,,這樣開了12年,,沒有任何問題,從來沒有因?yàn)榧状嫉亩拘猿鲆黄鸸舶踩鹿省?br />
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. d3 i( T. I; j; X+ W# T相比開汽油車,,在貴陽這個(gè)城市,,這個(gè)車一個(gè)月能給出租車司機(jī)省6萬元。大卡車別想著搞電動(dòng),,搞電動(dòng)卡車,、電動(dòng)飛機(jī)、電動(dòng)船都要謹(jǐn)慎,,卡車電池很重,,一爬坡,,就是平時(shí)耗電量的5-8倍,還是用能量密度大的液體比較合適,。
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最近如果關(guān)注新聞,,會(huì)發(fā)現(xiàn)全世界第一座年產(chǎn)10萬噸綠色甲醇的工廠已經(jīng)建成了,而且開工典禮當(dāng)天吉利交付了300輛甲醇重卡,。如果用生物質(zhì)氣化加上綠氫,,生產(chǎn)的甲醇是100%綠色,用煤做雖然不是100%綠色,,但是綠電與煤制甲醇比煤制甲醇理論上也能減碳75%左右,。有人會(huì)說還剩25%的碳,也不算碳中和,,記住,,CO2排放太多不行,但沒有也不行,,因我們呼吸的氧氣,、吃的食品,都是靠二氧化碳,、光合作用形成的,,所以剩下25%的碳是人類必需的碳;因此即使用太陽能,、風(fēng)能與煤結(jié)合制的甲醇理論上也都可以叫綠色甲醇,,那么更何況是如果用生物質(zhì),呢是100%綠色,。
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有了這個(gè),,我們就可以做汽車,表面是綠色甲醇開車,,實(shí)際上75%是太陽能開車,。如果是生物質(zhì),那就是100%太陽能開車,。太陽能開車干凈,,還是煤開車干凈?不言自明,。但現(xiàn)在問題是甲醇開車拿不了綠牌,,煤開車可以拿綠牌,這是需要發(fā)展過程的,,因?yàn)樗铝恕?br />
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4 w9 H. x& ^1 Z2 m% d去年丁磊的網(wǎng)易邀請(qǐng)我做了一個(gè)演講,,標(biāo)題是“電動(dòng)車和氫能的歷史與未來”有人聽后以為我反對(duì)電動(dòng)車,其實(shí)恰恰相反�,,F(xiàn)在電動(dòng)車有幾個(gè)痛點(diǎn),。第一,,純電動(dòng)戰(zhàn)略。如果保證600公里的續(xù)航,,電池要做得很大,,材料很貴。而且重了之后平路沒有問題,,但一上坡就不行了,,像在重慶或香港,你要開上去就很麻煩,。第二,,純電動(dòng)必然要求快充,快充要占地很大,,現(xiàn)在全中國平均快充時(shí)間59分鐘,,而在加油站只需要3分鐘。而且一到冬天,,像北京這樣的地方,,冬天開電動(dòng)車連暖氣都不敢開。怎么解決,?
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插電式綠色甲醇,,把電池砍掉2/3,重量減下來,,平時(shí)上下班200公里就足夠了,。今天如果突然要開車出遠(yuǎn)門,路上裝甲醇的一個(gè)小型發(fā)動(dòng)機(jī),,邊開車邊充,,就沒有里程焦慮了,就不需要快充站,。慢充有一個(gè)好處,,可以選擇電最便宜的時(shí)候充,晚上睡覺的時(shí)候充,。慢充站也不需要集中管理,,不需要電網(wǎng)大規(guī)模更新�,?斐浞诺叫^(qū),,保險(xiǎn)絲馬上就燒掉,,而慢充幾百塊錢一個(gè)箱子,,很快就可以普及。! @$ \# k: {$ O. O; L
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汽油站改甲醇站也很容易,,不需要再花幾萬億更新電網(wǎng),。建加氫站更貴,,周圍要有安全距離。深圳在建第一個(gè)加氫站前開了很多次會(huì)議,,最后建到了鹽田港,。但如果你過去半小時(shí),回來半小時(shí),,你還會(huì)去充嗎,?所以用插電式混合動(dòng)力,就可以全部解決電動(dòng)車的材料太貴,、太重,、快充站不足、里程焦慮,,以及冬天會(huì)遇到的種種問題,。未來燃料電池技術(shù)成熟了,甲醇就是綠氫的液體載體,,因?yàn)橐后w是人類最好的能源載體,。
0 ~. \# }+ X' c0 M2 {0 R
' W% W; k9 `3 W5 c! E+ H在西部把綠氫、綠氧轉(zhuǎn)成甲醇,,還有個(gè)好處,,中國有西氣東輸?shù)墓芫,天然氣每立方米4千瓦時(shí),,在旁邊綁一根管子,,就可以輸出甲醇。甲醇在-65℃不結(jié)冰,,因此都不需要保險(xiǎn)層,。甚至企業(yè)家、私人老板都能投資得起,,因?yàn)榻ü芫最貴的是在老百姓家旁邊建管線,。
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' u; X# _* o3 T+ V1 I最后,一套綠色甲醇的基礎(chǔ)設(shè)施,,可以供給內(nèi)燃汽車,、混動(dòng)和燃料電池。甲醇不光可以在車上用,,晚上沒風(fēng)能,、太陽能的時(shí)候,它可以發(fā)電,。甲醇是一個(gè)長期儲(chǔ)能戰(zhàn)略,,能上電網(wǎng)的電現(xiàn)在可以上,上不了電網(wǎng)的制成液體,,沒風(fēng)沒太陽的時(shí)候,,兩個(gè)月不刮風(fēng)也沒事,,有液體給家里供電供能。( v! H% q( V0 }' x5 l5 v0 O
9 w5 `* j+ j/ D4 i9 o+ G1 _3 a很多人說甲醇“沒有勁”,,但實(shí)際上最新的F4跑車上100%用甲醇,。甲醇分子有氧,燃燒速度是柴油的好幾倍,,沖勁比柴油大,。原來是因?yàn)槠蜋C(jī)沒有改,所以有問題,。跑車為什么用它,?一是沖勁大,二是賽車管道的污染太重,,而甲醇的比重,,粘度,燃燒值都和酒精類似,,唯一不同就是甲醇有毒,,不能喝。
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