氢燃料电池迎来黄金时代了吗?

别说落花流水终须伤 2021-05-19 13:29:29

在汽车领域,始终有人坚信“氢是未来的燃料(并且永远会是)”。外媒称最近的一系列研究进展表明,我们可能正在接近“氢”这一宇宙中已知最小分子的临界点。


加速开发用于重型卡车的燃料电池有望促进基础设施建设,并带来有助于轻型燃料电池电动汽车(FCEV)普及所需的资金。可再生能源的迅速发展使人们萌生出用氢气来存储多余电网电力的需求,目前一种低成本生产绿色氢气的新颖方法即将问世。


氢燃料电池迎来黄金时代了吗?


美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)高级研究员、燃料电池组负责人Bryan Pivovar在最近一次讨论中向我透露,他的实验室已经与其他五个国家的实验室共同在氢能源领域进行合作,研究将20%的氢气掺入天然气基础设施中的情况。据其所述,氢气可以由太阳能和风能通过电解产生,因此该课题有助于减缓天然气基础设施产生的碳足迹。


由于氢的能量密度较低且比甲烷更容易爆炸,Bryan Pivovar一组人还将花费两年时间评估氢/甲烷混合物的安全性和工作效率。


丰田、现代、戴姆勒和沃尔沃都在生产重型燃料卡车。重型燃料卡车首先应用在各地货物运输和港口物资运输上,长途氢燃料电池卡车的发展会紧随其后。在预期的百万英里使用寿命中,一辆长途柴油卡车所需的燃料费用是轻型燃料电池电动汽车(FCEV)购买价格的3倍。对于轻型车辆,燃料成本与车辆购买价格的寿命比接近1:1,由于FCEV效率更高,虽然它的动力总成可能会比柴油发动机昂贵,但其在整个生命周期内仍然具有良好的经济意义。


加拿大Proton Technologies of Calgary公司此前发现一种技术:将氧气注入油田可从废弃的油气井中提取纯氢气。然后,这些氢气经过仅允许氢气进入的过滤器进入生产井并随后到达地面,该过程把所有的碳都隔离在地下。其机理是首先将液氧从空气中低温分离出来,分离之后的氧气在足够的压力下迅速蒸发,并迫使其进入井中,氧气通过井底储有的水后溢出。在水/油(或气)界面,它氧化并产生热量和蒸汽,从而为气化、热解、水热裂解和水气转换反应提供动力。


氢气是一种无碳燃料,燃烧后不产生二氧化碳(CO2)。Proton的技术能够以低于0.3美元/千克的预期成本生产清洁的氢气,其成本远低于通过蒸汽甲烷重整生产氢气的2.00-3.00美元/千克,其碳强度也低于使用风能或太阳能通过电解法制氢的强度。


在全球5万个油田中,超过一半已经枯竭或废弃。大量油田并不是因为资源枯竭而废弃,而是因为其开采经济性达到了极限,其实地表之下还蕴藏着大量石油。比较好的一点是,这些废弃油田中有许多都靠近人员密集区和能源基础设施,这在极大程度上简化了交通运输。


氢本身作为运输燃料可能还没有经济意义,建立能够存储多余绿色能源的氢基础设施本身也可能没有意义。但是将它们组合在一起,并利用废弃的油井网络来生产清洁、廉价的氢气,我们就会比以往更加接近未来的燃料。


宝马、丰田等车企纷纷“铺路”,氢燃料电池车或将迎来黄金时期


氢气作为沟通发电、交通和储能三大领域的关键能源气体,近两年其重要性不断上升,渐渐成为了科技巨头、汽车厂商争夺的前沿阵地。多方合力“铺路”,也助推氢燃料电池车迎来黄金发展期。


氢燃料电池迎来黄金时代了吗?


行驶在大街小巷的汽车,如今已成为城市快速发展的一道亮丽风景线。眼下,纯电动车存在的“里程焦虑”、安全隐患、充电不便等问题,这些问题仍未得到圆满解决。此时,氢燃料电池继锂电池之后以“零排放”的优势被众多国际车企青睐,成为新能源汽车的发展方向之一。


概括地讲,氢燃料电池是用汽油、酒精、氢气、沼气、天然气等燃料转转换成电流的电池。我国对氢燃料电池相关产业发展,也给予了充分重视。据统计,截至2019年底,全国共有30多个省、市及自治区政府发布了相应规划,支持、引导氢能与燃料电池行业的发展。与此同时,基于安全、清洁等显著优势,氢燃料电池车热度攀升,成为了众多车企争相布局的焦点。


2020年1月全国首批氢燃料电池通勤客车在汉交付,2020年3月陕西首台氢燃料客车正式下线,2020年3月42辆氢燃料电池城市客车在佛山交付,2020年3月氢燃料电池20000台发电机项目在潍坊启动,都表明了氢燃料电池车十分“受宠”。如果说3月氢燃料电池车拥有较高的关注度,那么4月其热度依然居高不下。


2020年4月初,福田汽车与北京民航机场巴士有限公司等企业,准备在加氢以及氢燃料电池客运车运营方面开展合作,称要引领客运“氢”时代,未来穿梭机场的巴士可能都是氢能源车。


4月13日,宝马重申为了实现未来的零排放,公司将不仅专注于电动汽车研发,还计划开发氢燃料电池,并透露了将会出现在宝马氢动力下一代原型车上,BMW i Hydrogen NEXT动力系统的技术细节。此外,近日丰田公司宣布,与旗下子公司日野联合开发氢燃料电池重型卡车,这意味着,丰田汽车将加快在新能源商用车领域的布局。


在氢能基础设施建设和产业布局上,很多地方也加快了脚步。据统计,目前我国全国范围内投入使用的加氢站有39座,未投入使用以及在建的加氢站约有100座,这一数据计划将在2030年刷新,达到1000座。


由于氢燃料电池车具有功率大、加速性能好、续驶里程长等特点,从应用场景和基础设施建设来看,氢燃料电池技术在商用车市场更容易实现新突破。因此,从国家到地方层面,有关方面应该在配套建设上有更强劲、更细致的谋篇布局,在制氢、运输、加氢站等瓶颈方面,有更细致和具体的落地方案。


不过,氢燃料电池车的推广落地也存在一系列问题。对于氢燃料电池车辆来说,虽然氢能源补充速度可达到和燃油车相同的速度,但是除了氢气使用和保管的安全性痛点,还有成本的限制。今后,除了推动氢燃料电池的研发之外,各大车企还要将氢燃料电池动力系统的制造成本降低到可以支持量产的水平放在突出位置,以此为氢燃料电池车产业链的良性循环提供更多机会。


氢能源被业内人士视为21世纪具有较大发展潜力的清洁能源,促进其推广应用不仅对于当前汽车、化工等产业发展具有重要意义,对于环境保护和经济的可持续发展也同样意义重大。毋庸置疑的是,绿色环保、安全高效的能源将大放光彩,为经济发展和社会进步带来更多能量。


不论是哪家企业研制氢燃料电池车产品,都需要将安全放在首位。在此基础上,清洁、节能等突出优势将更容易受到“粉丝”的认可与青睐。你心目中的氢燃料电池车该是什么样的呢?

来源:车云网、智能制造网

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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