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水氢机突破氢燃料电池车发展瓶颈

2019-06-06 14:02
水氢视界
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为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济可持续发展等问题,洁净的新能源和可再生能源的开发迫在眉睫。作为清洁、高效、可持续的新能源——氢能,被不少国家、车企及学者认为是“终极新能源汽车解决方案”。

中国的氢能汽车在2001-2002年是最火的时候。当时美国小布什政府对燃料汽车非常重视,认为这是变革性发展方向,美国车企都对氢能充满兴趣。在这一背景下,中国汽车行业也掀起了一股燃料汽车热潮。2019年,氢燃料电池产业的发展借着相关政策像是踏上了风火轮。不仅资本市场一路高歌猛进,不少车企也是加紧布局氢燃料汽车。

水氢机可突破氢燃料电池车发展瓶颈

5月23日一篇“水氢发动机在南阳下线”的文章,“车辆只需加水就可行驶”“市委书记点赞”等关键词让这一新闻迅速引爆舆论,更多则是对水制氢的质疑声音。据业界人士表示,“水氢”汽车理论上最大的优点在于不用高压储气罐,所用氢气“随制随用”。但汽车行驶时的功率会随时变动,如果突然需要提升功率,氢气供应需求猛增,如何保证“随制随用”的氢气能供应得上?另外,铝与水的置换反应会产生大量热量,在密闭的反应罐里,这些热量如何及时散掉也是需要考虑的问题。水氢发动机的关键制氢技术专利发明人表示目前该项技术距离大规模的技术应用还有一定距离。

“水制氢”技术助力燃料电池氢源

事实上,这种“车载水制氢”技术并不新鲜,在国内外早有研究,甚至可以追溯到上个世纪末氢燃料电池汽车概念萌芽的阶段。而“车载水制氢氢燃料汽车”最核心的关键技术是,在车内重整制氢。重整制氢的方法主要包括两种,一种是甲醇-水蒸气重整,另一种就是使用金属化合物重整,常见的有三种金属粉末,硼氢化钠、氢化镁和铝粉。

上海合既得于2010-2011年成功开发出第一代醇水富氢机,采用的是甲醇水催化重整技术,利用自主研制的新型催化剂实现从甲醇水到氢气的转化。

在以色列,有数百家公司和研究小组都在研究替代燃料,作为世界燃料替代品和智能交通领域的先行者,以色列在氢能燃料技术方面的制氢、储氢、加氢等环节出现了很多创新点。

在不久的将来,水可能成为氢燃料汽车的来源,这要感谢以色列科学家的一项科学突破。显然,生产不排放温室气体的氢需要将水分子分裂成组成它们的元素,但这一过程所需要的能量之多,甚至超过了氢燃烧能够产生的能量。因此,这种方案并不具有商业上的可行性。

针对这一问题,以色列本古里安大学的阿里克·尤奇利斯博士、伊里斯·维索利-费舍尔博士、以及海法以色列理工学院的阿夫纳·罗斯柴尔德教授领导的研究人员实现了氢燃料生产技术创新突破。与之前生产方法不同,此次氢燃料生产创新不涉及太阳能,研究人员破解了在氧化铁光电极上过氧化氢(H2O2)的光化学分裂过程中发生的化学机理,采用环保方式分解水分子,以产生能量而不需要外部的催化剂。该技术在帮助减少人类对碳基燃料的依赖起关键作用,推动了汽车行业的突破性发展。

水氢机可突破氢燃料电池车发展瓶颈

在2006年,以色列科学家新发明了一种装置,可以在汽车上用水产生氢来驱动汽车,使之成为零排放交通工具。其工作原理是:通过水和硼发生反应产生氢,氢再进入内燃机燃烧或装入一个燃料电池发电。科学家说,为使硼和水发生反应,必须先把水加热到数百摄氏度,使其变为蒸汽。因此,车辆仍然需要某种启动动力,比如说电瓶。当发动机启动后,硼和水经过氧化反应产生的热量能够为进入发动机的水加热,产生的氢则可以从发动机转移并储存起来,用作启动燃料。氢在内燃机中燃烧或在燃料电池中反应时产生的水也可以收集并循环到车辆燃料箱里,使得整个过程在车上完成,真正做到无排放。硼和水产生的唯一副产品氧化硼可以再加工,转变成硼并循环利用。

水氢机可突破氢燃料电池车发展瓶颈

目前国际上主流的氢能源汽车是采用燃料电池技术,随车装有高压储气罐,需要到加氢站加氢气。但因为种种原因,这些氢能源车的推广之路并不顺畅。氢气存储相关技术和安全性指标高,导致加氢站的建设成本昂贵,直接困扰全球氢能源车的发展。2018年的数据显示,全球建成的加氢站仅300多座,其中大部分加氢站都集中在日韩、欧洲和北美地区。

水氢机突破现有氢燃料电池车发展瓶颈

水氢机是采用汽化催化重整及纯化多项技术从甲醇水中获得高纯氢,再通过质子膜系统产生电、热等多种能源的装置,它是甲醇重整制氢与燃料电池发电高度集成的系统装置,该系统即时产出的氢进入燃料电池发电,可为汽车提供动力,是一套高效环保的供电系统。

水氢机的配套基础设施甲醇加注站可以充分利用现有的加油站系统改造,与加氢站和充电站相比,配套成本较低,大大节省基础设施的大规模投资。在技术线上,水氢机可以完全避开传统用氢过程中的储运及加氢过程,解决氢能应用的安全问题、成本问题及基础设施的建设问题。

水氢汽车直接利用AH7500水氢机为电动机供电,从而为汽车提供动力,水氢机替代了传统电动汽车中的锂电池,只要原料箱中有充足的水氢原料即可保证水氢汽车的续航能力。它可有效缓解充电基础设施覆盖不足的问题,还可以减少充电设施的投入。

水氢汽车具有内燃机汽车一样的续航能力却没有排放;具有传统电动车的环保性和便捷性却没有充电难题;具有氢燃料电池汽车一样的绿色动力却没有加氢难题。

编辑:小合

来源:上海合既得

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