水氫路徑是氫能與燃料電池發(fā)展的新思路
受制于氫在制取、儲存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的難題,業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,中國在燃料電池汽車領(lǐng)域仍需要走較長的一段時間。從運(yùn)輸效率上看,現(xiàn)有的運(yùn)氫方式運(yùn)輸密度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及甲醇含氫密度,業(yè)內(nèi)也有觀點(diǎn)認(rèn)為,甲醇將成為很好的“氫載體”。
甲醇燃料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用并非首次提出。2012年以來,工信部就發(fā)文在全國多個省市進(jìn)行甲醇汽車的試點(diǎn)工作,吉利汽車等車企也在甲醇汽車方面投入多年。不過,由于種種原因,甲醇汽車一直未能普及。需要指出的是,在以往試點(diǎn)中,甲醇作為汽車燃料主要是用在內(nèi)燃機(jī)中,F(xiàn)在,隨著國家對甲醇的認(rèn)可度越來越高及甲醇制氫小型化技術(shù)越來越成熟,氫燃料電池的氫源問題得到新的解決思路。甲醇將“在線重整制氫”為燃料電池提供氫源,燃料電池發(fā)電可以直接作為發(fā)電機(jī)使用, 也可作為增程器與電池模組結(jié)合實現(xiàn)電驅(qū)。
甲醇制氫的優(yōu)勢
氫是公認(rèn)的清潔能源,它的燃燒生成產(chǎn)物只有水,燃燒效率也非常高。當(dāng)前,多家跨國車企已將氫作為未來汽車的主要動力來源,氫燃料電池的相關(guān)技術(shù)也有了一定突破,比如豐田的Mirai、現(xiàn)代的NEXO等。不過,氫在汽車領(lǐng)域應(yīng)用仍面臨成本高昂等難題。
一方面,氫的制取大部分來源于化石燃料,成本高、產(chǎn)物純度低,很難大規(guī)模使用;另一方面,氫的儲存、運(yùn)輸成本也都很高,還面臨一定的安全隱患。甲醇或可以在一定程度上化解這些難題。甲醇是生產(chǎn)原料豐富且可以實現(xiàn)碳中性循環(huán)的低碳燃料。相比于氫能源,甲醇更加便宜,而且便于存儲、易運(yùn)輸,甚至具有更高的理論能量密度。
水氫走出一條氫燃料電池商業(yè)化的新思路
水氫路線是氫能與燃料電池的一體化路徑,要求制氫技術(shù)向小型化、高純化方向發(fā)展,燃料電池向低溫方向發(fā)展,其發(fā)展方向是制氫與燃料電池的一體化、小型化和智能化。
水氫技術(shù)路徑圖
在水氫路線中甲醇水重整制氫技術(shù)與燃料電池發(fā)電技術(shù)得到高度集成,高效的智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)了氫氣的即產(chǎn)即用,并為燃料電池發(fā)電提供可靠的高純氫氣。該路徑依賴的甲醇加注設(shè)施,完全可利用現(xiàn)有的加油站改造。水氫路線是分布式能源開發(fā)模式,可根據(jù)消費(fèi)者的需求提供靈活的供能方案,該路線是生產(chǎn)者消費(fèi)者一體化方向。
水氫產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟早在2002年就開始研究甲醇制氫應(yīng)用,秉承水基能源向華理論的科研思路,成功攻克了移動制氫的難題,實現(xiàn)了制氫和發(fā)電合二為一,為氫能的廣泛應(yīng)用打開了大門,成為目前國內(nèi)生產(chǎn)小型可移動水氫機(jī)的高新技術(shù)企業(yè)。
水氫產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟水基能源向華理論的核心觀點(diǎn):
(1)多種能源變甲醇,甲醇變成人們需要的能源;
(2)CO2是能源的重要組成部分,甲醇制備過程為“吸碳排氧”,而甲醇制氫的過程為“吸氧排碳”;
(3)能源可自給自足,并可就地消納和轉(zhuǎn)換。
水基能源向華理論圖
經(jīng)過集團(tuán)更新迭代研發(fā)出的水氫機(jī)AH7500是高度集成了水氫動力模塊、水氫燃料電池模塊及水氫智能控制模塊形成的一套高效環(huán)保的車用發(fā)電模塊。該模塊利用水循環(huán)原理實現(xiàn)了甲醇水原料的自動配液功能,通過催化重整技術(shù)將原料轉(zhuǎn)化成氫氣,再供給水氫燃料電池模塊發(fā)電,整個轉(zhuǎn)化過程為電化學(xué)反應(yīng),無污染,轉(zhuǎn)化率高,是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的2倍以上。
水氫汽車直接利用水氫機(jī)AH7500為電動機(jī)供電,從而為汽車提供動力,水氫汽車綜合了甲醇汽車和燃料電池汽車兩者各自的優(yōu)點(diǎn)。水氫機(jī)替代了傳統(tǒng)電動汽車中的鋰電池,只要原料箱中有充足的水氫原料即可保證水氫汽車的續(xù)航能力。水氫汽車是現(xiàn)階段環(huán)境和條件下更接地氣的一種技術(shù)路線,不僅能解決氫氣的制取和運(yùn)輸問題,可有效緩解充電基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋不足的問題,且甲醇加注站的建設(shè)成本也更低。
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