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    燃料電池是未來移動出行的關鍵

    發布日期: 2020-09-15
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    電動汽車正在加速發展,這對于減少由交通運輸產生的二氧化碳排放至關重要。然而,對于需要長途運輸、載重40噸的重型卡車,僅使用電池提供電力的運行成本會怎樣呢?考慮到當前技術條件下電池重量、較長的充電時間以及有限的行駛里程,電動似乎并不是重型卡車的shou。然而,在不久的將來,憑借博世燃料電池動力總成技術,即使是載重40噸的重型卡車也能以純電力驅動模式行駛1000公里以上。

    當使用可再生能源生產的氫氣作為動力時,燃料電池動力總成技術可以讓貨運交通實現碳中和。博世目前正朝著這一方向邁出了第yi步,即研發卡車的燃料電池動力總成技術、并計劃于2022年至2023年間開始量產。燃料電池在于卡車應用成功之后,博世將擴展其在乘用車的應用。這無疑將使它們成為未來動力總成產品中*的部分。

    燃料電池是未來移動出行的關鍵

    為什么燃料電池和氫能源是未來移動出行的關鍵要素?這主要基于以下7大依據:

    1. 碳中和

    在燃料電池中,氫氣會與周圍空氣中的氧氣發生反應,釋放出的能量可轉化為電能用于驅動;該反應還會產生熱能和水,水電解后將再次分離出氫氣和氧氣。電解的電通過可再生能源產生;在此條件下,燃料電池動力可實現碳中和。尤其是對于中重型車輛而言,如果將它們在生產、運行和排放過程中產生的二氧化碳相加,燃料電池汽車的總碳排放量將低于純電池動力汽車。除儲氫罐外,燃料電池汽車僅需一個小容量電池用于緩沖儲存。這將大幅減少汽車生產過程中的碳排放。“燃料電池的優勢恰恰是電池動力總成的不足”,博世動力總成解決方案事業部總裁Uwe Gackstatter博士解釋道,“這意味著燃料電池和純電池之間并不存在競爭關系;恰恰相反,它們可以實現完美互補。”

    2. 應用前景

    氫氣具有高的能量密度。一公斤氫氣的供能相當于3.3升柴油。乘用車每百公里耗氫約1公斤,而載重40噸的重型卡車每百公里耗氫約7公斤。與柴油及汽油類似,一個空儲氫罐僅需幾分鐘就能加滿,讓汽車能夠繼續行駛。Gackstatter博士總結道:“燃料電池是每天需要長里程、重載運輸汽車的shou。” 在由歐盟資助的H2Haul項目中,博世正在與其他公司合作,打造燃料電池卡車小型車隊,并將其投入使用。除了移動出行領域,博世正在運用固體氧化物燃料電池技術來開發固定應用領域的燃料電池電堆。預期用途之一是在城市、數據中心和電動汽車充電站建立小型分布式電站。要想實現巴黎氣候行動目標,除了在乘用車和商用車領域,火車、飛機和船舶也需要氫能提供動力。與此同時,能源和鋼鐵行業也正計劃使用氫能源。

    氫能源具有廣泛的應用前景

    3. 效率

    決定動力總成是否環境友好以及其盈利性的因素之一在于效率。與內燃機汽車相比,燃料電池汽車的能量轉換效率高出25%。而利用制動能量回收將進一步提高這一比例。電池電動汽車通過直接將電能儲存于車輛并用于提供動力從而變得更高效。然而,能源的生產和需求并不一定總能在時間和空間上匹配。比如,風能、太陽能發電廠所生產的電力由于缺乏應用對象和難以存儲,往往變成廢電。在這方面,氫能具備*的優勢,這些難以利用的電力可用于分布式生產氫氣,而氫氣可靈活存儲且易于運輸。

    4. 成本

    隨著產能的擴大、可再生能源發電價格的降低,氫能源的成本將大幅下降。由90多家公司組成的氫能委員會(The Hydrogen Council) 預計,氫能在很多領域的應用成本將在未來十年間下降一半,從而更具競爭優勢。博世目前正與初創公司Powercell合作,共同開發燃料電池的核心部件——電堆,并為未來的量產做好準備。雙方的目標在于實現低成本、高性能的解決方案。Gackstatter表示:“從中期來看,燃料電池汽車不會比傳統動力總成汽車的價格更昂貴。”

    燃料電池的核心部件——電堆

    5. 基礎設施

    如今,加氫站的覆蓋網絡暫未完善。在歐洲,約180個加氫站足以滿足一些重要運輸路線的需求。多個國家的公司正通過合作的形式推進加氫站的擴充,并往往能夠獲得來自國家層面的補貼。在德國,政治家們也意識到氫能在經濟“脫碳”中的重要作用,并將其納入國家氫戰略中。例如,到2020年底,H2 Mobility合資企業將在德國建立大約100個公共加氫站。而由歐盟資助的H2Haul項目不僅致力于燃料電池卡車車隊的打造,還將卡車路線上的加氫站也納入考慮范疇。日本、中國和韓國在加氫站也有全方wei的支持計劃。

    6. 安全

    相較于燃油車或是電池電動車,氣態氫在車輛上的應用相對來說更安全。儲氫罐不會增加爆炸的風險。的確,氫氣與氧氣的結合燃燒且兩者的混合物超過一定比例時,可能會產生爆炸。但氫氣比空氣輕14倍,所以極易揮發。例如,車輛儲氫罐中逸出的氫氣,其上升速度快于與周圍氧氣發生反應的速度。2003年,美國研究人員在對一輛燃料電池汽車進行火燒試驗時,發生過一次閃火,但很快就熄滅了。車輛基本上未受損壞。

    氣態氫在車輛上的應用相對來說更安全

    7. 時機

    氫氣生產是一種經過反復驗證且技術上較為簡單的過程。這意味著它可以迅速提高產量以滿足更高的需求。此外,燃料電池現已達到其商業化和廣泛使用所必要的技術成熟度。據氫能委員會所預計,只要有足夠的產業投資和政府推動,氫經濟能夠在未來十年間具備競爭優勢。“現在正是邁入氫經濟的時機。”Gackstatter補充道。

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