氫燃料電池

正向我們走來的“終極能源”

第一電動大牛作者廣東合即得 2019-08-23 07:35

說起新能源汽車大家都不陌生。其中，氫燃料以其綠色、高續航等優點，正在成為新能源汽車的主要發展方向之一，很多企業和機構已經開始著手氫燃料的研究和開發。氫燃料電池電池汽車是氫能源的一個重要應用領域。氫能源以其諸多優勢，被稱為“終極能源”，隨著科技水平的不斷進步，它還將在更多領域大顯身手。

氫能的優越性

氫能源是一種清潔可再生能源，能夠與電能實現高效的相互轉換，被認為有望成為能源使用的終極形式。與此同時，氫能源還擁有比化石能源更高的能量密度、各類能源中最低的發電建設成本、利用工業尾氣制氫或棄電水解制氫等優勢，對節能減排可起到決定性的作用。

氫能源是一種二次能源，它通過一定的方法利用其他能源制取，不像煤、石油、天然氣可以直接開采。氫位于元素周期表之首，原子序數為1，常溫常壓下為氣態，超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新的合能體能源，它具有以下顯著的特點：

重量最輕，標準狀態下，密度為0.0899g/L，－252.7℃時可成為液體，若將壓力增大到數百個大氣壓，液氫可變為金屬氫；導熱性最好，比大多數氣體的導熱系數高出10倍；普遍無色，據估計它構成了宇宙質量的75%，主要以化合物的形態貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

氫的特征決定了氫能源擁有無可比擬的優勢。氫能源擁有理想的發熱值，除核燃料外，氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351kJ/kg，是汽油發熱值的3倍；燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時可燃范圍廣、燃點高、燃燒速度快；與其他燃料相比，氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外，不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質，少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環境，且燃燒生成的水還可繼續制氫，反復循環使用，產物水無腐蝕性。

利用形式多，既可以通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料；以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現，能適應貯運及各種應用環境的不同要求；可以取消遠距離高壓輸電，代以遠近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減?。粴淇梢詼p輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，從而降低運輸成本……

氫能市場瓶頸

燃料電池被譽為氫能最佳利用方式，它通過電化學反應直接把氫能轉變成人們需要的能源，具有高效、安全、清潔等優勢。隨著技術不斷突破和成熟，氫燃料電池技術已大面積普及，并在多個應用領域進入商業化運營階段，為氫能的利用運作提供了技術支持和保障。但是，氫能與氫燃料電池一直未能實現大規模市場化應用，產業化亟待落地。

那到底哪些因素制約了氫能與燃料電池的產業化進程呢？

從制氫環節上看，現有制氫技術大多依賴煤炭、天然氣等一次能源，經濟、環保性問題依然突出。利用生物質氣化制氫尚不成熟，利用太陽能或風能等可再生能源則存在效率低、綜合成本高等問題。

從儲氫環節上看，雖然加壓壓縮儲氫技術、液化儲氫技術、金屬氫化物儲氫技術和有機化合物儲氫技術均取得了較大進步，但儲氫密度、儲氫安全性和儲氫成本之間的平衡關系尚未解決，離大規模商業化應用還有一定差距。

從用氫環節上看，氫燃料電池汽車規模不足，導致加氫站建造成本居高不下、難以大規模鋪設，加氫站數量不足反過來又導致用戶難以選用氫燃料電池汽車?？傮w來看，用氫環節的便利性和成本控制難以兼顧。

水氫機破局氫能產業化瓶頸

水氫機是采用汽化催化重整及純化多項技術從甲醇水中獲得高純氫，通過燃料電池系統產生電、熱等多種能源的系統裝置。該系統利用小型化移動制氫與燃料電池高度集成的方式代替傳統大規模制氫再分散利用，巧妙避開氫氣使用的壓儲運瓶頸，實現小型化移動制氫和發電一體化的目標。

在水氫機的技術路線中，甲醇水重整制氫技術與燃料電池發電技術得到高度集成，高效的智能控制系統實現了氫氣的即產即用，并為燃料電池發電提供可靠的高純氫氣。水氫機有效的避開了燃料電池的加氫問題、用氫問題及大規模加氫基礎設施的布局問題，為氫能與燃料電池的商業化應用提供了一條切實可行的路徑。

目前，水氫機的產業化已經在如火如荼的開展中。2018年集團依托國家對新能源產業的政策鼓勵與支持，充分利用優勢資源，啟動了AH7500水氫機的產業化項目，并率先在濰坊正式啟動10萬套AH7500水氫機產業化項目，立足全面提升7.5kW水氫機的研發、生產、檢測能力。此外，水氫9＋1產業鏈布局在湖南株洲、貴州畢節、山西大同、河北石家莊等地也積極推進中。