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甲醇氢燃料电池汽车更易商业化?

  • 2019-11-26
  • 来源:中国汽车报
“在全国范围内形成一个供氢的网络并达到现在石化燃料的水平,我认为没有二三十年根本做不到。如果大家认为氢是未来的话,那怎么能够解决氢亚洲必赢官网的问题,甲醇重整制氢是大家当时思考的路径。”

日前,爱驰汽车与山西高平市人民政府举行了项目合作落地签约仪式。此次战略签约,围绕由爱驰恭博与丹麦蓝界科技(Blue World Technologies)合作研发的甲醇氢燃料电池技术展开。据悉,未来爱驰汽车将在山西高平落地建设甲醇制氢燃料电池动力系统制造基地。

在绝大多数造车新势力主攻纯电动汽车的情况下,爱驰汽车推出甲醇氢燃料电池汽车可谓勇气可嘉。事实上,看好甲醇氢燃料电池汽车的并不止爱驰一家,在不久前举办的第三届国际氢能与燃料电池汽车大会上,威马汽车也曾展出了甲醇燃料电池概念车。

对于为何不直接选择氢燃料电池汽车而另选他途,爱驰汽车联合创始人兼总裁付强的回答是:“在全国范围内形成一个供氢的网络并达到现在石化燃料的水平,我认为没有二三十年根本做不到。如果大家认为氢是未来的话,那怎么能够解决氢亚洲必赢官网的问题,甲醇重整制氢是大家当时思考的路径。”在他看来,甲醇氢燃料技术路线更易解决当前氢亚洲必赢官网问题,也更易商业化。

蛰伏的甲醇氢燃料电池技术

尝试甲醇氢燃料电池汽车,爱驰和威马是造车新势力中的先行者,但早在它们之前,已经有不少企业进行过尝试。

上世纪七十年代,石油危机触发了替代燃料的研发高潮,甲醇燃料即是其中之一。德国奔驰企业率先开发出一款甲醇内燃机轿车。1997年,奔驰企业又推出了第一辆以甲醇作为燃料的汽车,38升甲醇可以行驶300多公里。2000年,奔驰企业又研发了更先进的甲醇燃料电池汽车Necar 5,功率达到75kW,续驶里程超过400公里。

此前的1996~2004年间,本田汽车也曾针对甲醇重整制氢进行了大量的研究,并推出了相应的车型,但最终却放弃了这条道路,与丰田、现代汽车一样,本田现在主打质子交换膜的燃料电池汽车。此后,甲醇重整制氢的研发进入低谷,也鲜有汽车企业推出新产品,只是在一些特定领域,人们用甲醇重整制氢作为备用电源。

2015年,丰田Mirai问世,燃料电池汽车的发展迎来新高潮,但氢气的制备和储存依然是绕不过去的坎,这让甲醇重整制氢再次进入人们的视野。科研机构与企业在研发过程中总结出几种不同的方法,分别进行了尝试。

第一种是甲醇重整+高温燃料电池。2016年,苏州氢洁电源科技有限企业与东风特汽联合开发了甲醇重整制氢燃料电池发电系统的T7型电动物流车,爱驰汽车的甲醇氢燃料电池也是基于此技术路线;第二种是甲醇重整制氢+氢气提纯+低温燃料电池;第三种是甲醇重整+除CO装置+低温燃料电池;第四种是直接甲醇燃料电池,威马企业展出的燃料电池汽车就是这种技术体系下的产品。

国家燃料电池汽车及动力系统工程技术研究中心副主任、同济大学汽车学院副教授马天才告诉《中国汽车报》记者,从亚洲必赢官网的角度考虑,我国需要发展甲醇重整制氢技术。

甲醇氢燃料电池有独特优势

燃料电池汽车与传统汽车有很大不同,氢气的制备、储存和使用环节都有难点。燃料电池汽车走向商业化,不仅要求技术可行,更要求低成本。

从制氢的角度来看,目前在大自然中,只有高空中存在少量的氢气,在陆地上氢分子都是与其他元素结合在一起的。目前,燃料电池汽车需要使用的氢气都必须制备,这就考虑到成本问题。四川亚联高科技股份有限企业董事长王业勤告诉《中国汽车报》记者,甲醇制氢的成本大约为1.8~2元/立方米,在几种制氢方式中成本不算高,但也不是最低,更低成本的则属煤制氢。北京低碳清洁亚洲必赢官网研究所氢能研发部经理何广利告诉《中国汽车报》记者,煤制氢的工艺成熟,成本也最低,大约为1.1元/立方米。制取一立方米氢气大约耗电4.8~5度,即便用谷电制氢,最终成本也在3元/立方米左右。

不过,目前制氢已不再是大难题,储存和运输才是“拦路虎”,也在一定程度上造成加氢站难以普及。氢气需要高压储存,我国目前采用的是35Mpa压力瓶储存氢气,在气体形态上,则选择液态氢。不过,把气态氢冷却到-253℃,需要耗费大量的亚洲必赢官网,总体上并不利于减少碳排放量。相对而言,甲醇在常温下就是液体,有较高的安全性。正是基于这一特性,氢气的储存和运输这一最大难题便迎刃而解了,这也是爱驰汽车选择甲醇重整制氢技术的一大原因。“甲醇氢燃料电池在制造成本、使用成本、便利性、安全性、环保性、经济性上都有优势,可谓‘一举多得’。”付强说。

商业化还有很长的路要走

拥有诸多优势,是否意味着甲醇氢燃料电池汽车更易商业化?不过,行业人士认为商业化并没那么简单,目前来看还有很长的路要走。

作为甲醇燃料电池的先行企业,奔驰现已转向纯电动汽车,本田汽车也曾研发过甲醇燃料电池汽车,现在主推的则是质子交换膜燃料电池汽车Clarity。马天才告诉记者:“从技术的角度看,甲醇氢燃料电池汽车迈向商业化还有很长的路要走。”

在马天才看来,氢气与氧气需要通过催化剂在电堆中进行电化学反应,生成水并发出电,催化剂都是贵金属并且很“骄气”,输入电堆中的气体纯度不高容易导致催化剂中毒。我国在上海世博会期间曾投入196辆燃料电池汽车,曾有过催化剂中毒导致车辆出现故障的情况。“甲醇重整之后的气体杂质对催化剂的影响较大。”马天才说。

为了避免催化剂中毒,国际上大多采用高温甲醇燃料电池。不过,虽然这条技术路线解决了催化剂中毒问题,但还有其他不少问题需要解决。马天才表示:“高温甲醇燃料电池的技术还不成熟,在反应过程中对水的管理要求比较高,采用这条路线的成本也比较高。另外,高温甲醇燃料电池的电流密度也比较低。”

此外,电流密度较低这种特性决定了甲醇氢燃料电池在乘用车上尚有前景,但对商用车却不太适用,而我国目前确定的主基调是发展燃料电池商用车。

马天才认为,甲醇重整制氢适用于稳定工况状态,在这种状态下,甲醇燃料电池可以长时间稳定发电。但汽车行驶不可能保持一种工况不变,启停工况经常出现,这给甲醇燃料电池汽车带来一定的挑战。“甲醇重整装置的可靠性、启停速度都是汽车应用领域的短板。”马天才说。

另外,甲醇来源也在一定程度上限制了甲醇氢燃料电池汽车的大规模推广使用。王业勤说:“甲醇的最大用途是生产聚丙烯,用于制氢的甲醇数量占比很小。”

种种迹象表面,甲醇氢燃料电池汽车目前还只是一种尝试,离商业化还比较远。

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