從燃料電池誕生的那一天起,就擔負著拯救地球的使命。然而久無作為的燃料電池汽車,真的會普及嗎?
基礎設施掣肘發展
和鋰電池一樣,隨著技術進步,制氫燃料電池車的制造成本正在呈現出梯度下降之勢,制造成本已經不再是阻礙其商業化的關鍵原因,但和電動車一樣,要在市場上大規模地推廣和應用氫燃料電池車,基礎設施不足依然是其面臨的最大的問題。
氫燃料的獲得相對容易,成本也不高。但最大的難題依然是加氫站的建設。氫氣的來源非常廣泛,比如化工尾氣回收、天然氣制氫、煤制氫、甲醇制氫和電解水制氫等都可以獲得氫燃料,但與電動車一樣,加氫站作為基礎設施,在很大程度上需要政府推動。
再加上,從目前來看,與加油站和充電站相比,加氫站的成本更高。思邁汽車信息咨詢公司的數據顯示,在日本,一座加氫站的成本可達300萬美元。
氫氣存儲和運輸難題
與氫氣的供給相比,儲存和運輸問題更為嚴重。衣寶廉認為,產氫與用氫不在同一地方,將廉價的副產氫和棄風等電解水制氫的氫儲存和運輸到用氫地點——加氫站,是燃料電池車大規模示范的關鍵環節。目前,我國氫氣儲存和運輸技術仍不足,存儲和運輸企業較少,氫氣制備及加注企業的產業化水平低。
從技術角度看,目前工業上主要采用-253℃下的液態氫,或700個大氣壓以上高壓氫氣進行氫能源的存儲和運輸。對于液態氫來說,由于氫氣的熔點很低,實現氫氣的液態化很難,從經濟角度看,儲存和運輸液態氫并不劃算。另外,液態氫會“吸收”金屬容器生成氫化物,降低氫氣的純度。近年來,科研人員發明了化學儲氫方法,即讓氫氣存儲于化學物質中,或者與某種物質進行化學反應,需要使用時通過加熱或者利用隔膜提取出來。
不過,現有技術成本高且存在安全隱患,是氫能源利用技術中的一個關鍵瓶頸。上述兩種儲存與運輸方法都有一定的局限性,目前,氫氣儲存與運輸還是主要采用700個大氣壓以上加壓的方法,但即便加壓,容器中氫氣重量也非常有限。據介紹,一輛載重35噸的氫氣運輸車,其容器中氫氣的重量只有幾百公斤。
另外,為了保證氫氣運輸安全,壓力容器必須很牢固,因此,容器重量遠超過氫氣重量。為了保證氫氣運輸安全,我國規定運輸氫氣的壓力并不太大,壓力低儲存量就少。綜合起來,氫氣儲存和運輸成本約為9元/立方米,遠超過制氫成本。
電解水制氫運輸和儲存難度更大,利用風能和光能電解水制氫實現了能源的循環利用。但是,我國風電場、光電場大多數在西北地區,儲存與運輸的問題更為嚴重。
除此之外,由于技術所限,我國目前存儲和運輸企業還很少,遠沒有形成產業化規模。有專家表示,我國需要加快培育氫氣存儲和運輸企業,實現從制氫到儲存、運輸整個產業鏈的協同發展。
技術與國外差距明顯
從制氫技術來看,我國與日本、美國沒有太大差距。但在儲氫與運輸技術上仍有一定差距。
以儲氫技術為例,容器壓力的大小決定容量的大小,壓力越大,存儲量也就越大。目前,我國普遍采用35兆帕壓力標準,而日本、美國則采用70兆帕壓力標準。我國目前也在研究70兆帕壓力標準。
另外,從存儲設備來說,目前日本、美國普遍采用四型瓶裝載氫氣。四型儲氫瓶具有重量輕、循環壽命長、成本低等優點,但缺點是氣密性較差。我國曾經在CNG公交車上使用過四型儲氣瓶,但發生過泄漏事故,而后被禁止使用。此后,我國CNG以及燃料電池汽車都改用三型儲氣瓶,三型儲氣瓶雖不易泄漏,但卻較重,循環壽命短,成本也較高。四型儲氣瓶被禁止使用后,國內企業在這方面的研究幾乎是空白。近年來,國內企業又逐漸認識到四型瓶的優勢,也在加強這方面研究。
來源:第一電動網
作者:廣東合即得
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