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博世:氢与燃料电池成为未来交通关键的七个原因

作者:中国储能网新闻中心 来源:全球氢能网 发布时间:2020-09-08 浏览:
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电动汽车的发展速度越来越快。这是减少交通业二氧化碳排放的一个重要因素。

但是,仅仅使用电池电力驱动40吨的重型卡车进行长途运输的经济性如何呢?考虑到电池重量、充电时长和目前技术上的限制,纯电池动力系统并不是重型卡车的首选。

然而,在不久的将来,即使是40吨重的卡车也能在全电动模式下行驶1000多公里,实现的关键在于燃料电池动力系统。当使用可再生能源生产的氢作为动力时,这种动力系统使货物和商品的运输能够与气候保持中立。

博世正朝着这个方向迈出第一步,主要专注于卡车燃料电池动力系统的研发,公司计划在2022-2023年开始生产相关产品。一旦它们在卡车领域站稳脚跟,博世的燃料电池动力系统就会越来越多的进入乘用车领域——理所当然地使它们成为未来动力系统组合中不可分割的一部分。

燃料电池和氢将成为未来交通关键组成部分的七个原因:

1)气候中立

在燃料电池中,氢气(H2)与周围空气中的氧气(O2)发生反应。这个反应释放的能量被转换成电能,用于驱动。热和纯水(H2O)是这种反应的其他产物。氢是通过电解得到的,在电解过程中,水在电的作用下被分离成氢和氧。利用可再生能源电力可以使燃料电池动力系统对气候完全不产生影响。特别是对于大型、重型汽车,如果将生产、运营和处置过程中的二氧化碳排放加起来,燃料电池比纯电池驱动的动力系统拥有更好的碳足迹。除了氢燃料瓶之外,燃料电池汽车还需要一个小得多的缓冲储能电池。这大大减少了它们在生产过程中的碳足迹。博世动力系统解决方案部门的总裁Uwe Gackstatter博士解释说:“燃料电池的优势在那些电池-电力驱动系统不太突出的领域真正发挥了作用。这意味着燃料电池和电池之间没有竞争;相反,它们完美地互补。”

2)潜在的应用

氢的能量密度很高。一公斤氢气所含的能量相当于3.3升柴油所含的能量。要行驶100公里,一辆客车只需要大约1公斤氢气;而一辆40吨的卡车需要7公斤重的氢气。与柴油或汽油一样,只需几分钟就能装满一个空的氢气罐,然后继续行驶。Gackstatter总结了燃料电池的优点,他说:“燃料电池是每天需要运输大负荷的车辆的首选。”在欧盟资助的H2Haul项目中,博世目前正与其他公司合作,建立一个小型燃料电池卡车车队,并将其投入使用。除了移动应用之外,博世还在利用固体氧化物燃料电池(SOFC)技术开发用于固定式应用的燃料电池堆。它们的用途之一是在城市、数据中心和电动汽车充电站作为小型分布式电源。如果要实现巴黎气候行动的目标,未来氢不仅需要为汽车和商用车辆提供动力,还需要为火车、飞机和船舶提供动力。能源和钢铁行业也正在计划利用氢气。

3)效率

动力系统的生态友好性和盈利能力的一个决定性因素是它的效率。燃料电池汽车在这一比例上比内燃机汽车高出约四分之一。采用制动回收可以进一步提高效率。电池电动汽车的效率更高,这种汽车可以直接将电力储存在汽车中并用于推进。然而,由于能源生产和能源需求并不总是在时间和地点上一致,来自风能和太阳能发电站的电力往往得不到利用,因为找不到消费者,也无法储存。这就是氢可以发挥其特性的地方。多余的电力可以以分散的方式生产,为灵活的储存和运输做好准备。

4)成本

随着生产能力的扩大和可再生能源发电价格的下降,绿色氢的成本将大幅下降。由90多家国际公司组成的氢能委员会预计,许多氢能应用的成本在未来10年内将下降一半,使其具有与其他技术竞争的能力。目前,博世正与初创公司Powercell合作开发燃料电池的核心组件,并准备投入市场,随后将投入规模化生产。其目标是以低成本制造出高性能的解决方案。“从中期来看,使用燃料电池的汽车不会比使用传统动力系统的汽车贵,”Gackstatter说。

5)基础设施

今天,加氢站网络还没有完全覆盖,但欧洲大约有180个加氢站,已经足够支持一些重要的运输路线。许多国家的企业正在合作推进基础设施的扩张,并且可以得到国家补贴的支持。在德国,政客们也认识到氢在经济脱碳中的重要作用,并将其纳入国家氢战略。例如,到2020年年底,H2 Mobility合资公司将在德国建立大约100个公共加氢站,而欧盟资助的H2Haul项目不仅是在卡车领域,其计划也包括了加氢站的运作。日本、中国和韩国也有全面的支持项目。

6)安全

在汽车中使用气态氢是安全的,并不比其他汽车燃料或电池更危险。氢气罐不会增加爆炸的风险。确实,氢气与氧气结合燃烧,两者的混合物超过一定的比例就会爆炸。但氢比空气轻14倍,因此极易发散。例如,任何从汽车中逸出的氢气上升速度都会比它与周围氧气混合的速度快。2003年,在一次美国的研究人员对一辆燃料电池汽车进行的火灾测试中,发生了一次闪燃,但它很快就熄灭了。车辆基本上未受损坏。

7)时机

氢气生产是一种经过验证且技术上相对简单的过程。这意味着可以迅速提高产量以满足更高的需求。此外,燃料电池技术也已日趋成熟,现在已经可以满足商业化和更广泛的使用。根据氢气委员会的说法,只要有足够的投资和政治意愿,氢经济将在未来十年变得有竞争力。“现在是进入氢能源经济的时候了,”Gackstatter说。

(原文来自:Bosch 中国新能源网综合)

关键字:氢能

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