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10年后氢燃料电池将在战场上发挥多大作用?

来源:宝鄂实业    2019-03-03 09:41    点击量:
在雪佛兰推出氢动力Colorado ZH2后,通用汽车向媒体展示了公司正在开发的燃料电池电动汽车平台,名叫SURUS,它是一辆很大的无人驾驶汽车,大小差不多和标准的集装箱一样大,通用汽车认为SURUS的应用范围很广,比如用作移动和应急发电设备、用于货物运输,还可以供军队使用。而SURUS用的就是通用汽车最新开发的氢燃料电池作为驱动。从2013年开始,通用汽车就与本田合作开发氢燃料电池技术,准备在未来5年内面向商用或者军事。而它的续航里程也超过了400英里(643公里)。燃料电池在为平台提供动力的同时也是移动发电机,可以输出高压直流电、交流电或者120伏交流电,为汽车锂离子电池充电。
 
 
氢燃料电池不仅不污染环境,而且氢燃料燃烧后产生水,如果能保证干净卫生的话,还可以为战场上的士兵提供少许水资源,提高了士兵在严酷环境下的生存能力,而可以无声工作的氢燃料电池也不会暴露士兵们在战场上的位置

首先,一辆车想上路,绝对不仅仅只是一辆车自己的事情,它涉及到氢气的制取——储运——加氢站——汽车充氢,同样燃料电池系统的组装需要电极板、电解质、交换膜、催化剂、扩散层等部件。

那么问题就来了,氢气要怎么制取?目前主流的制氢方式有煤制氢、氯碱副产物制氢、电解水制氢等,这个弊端还是很明显的。

智通财经分析认为,先不说煤制氢将煤中的化学能多了几道程序,如果氢气不纯含有二氧化碳或者一氧化碳,很容易将电池的催化剂毒化。氯碱副产物制氢依赖于工业品生产布局,不适于大规模推广。电解水制氢也是走了其它能源——电能——化学能——电能的长路子,不过如果初始能源是清洁能源如风能、太阳能还好,如果是其它形式能量则就得不偿失了。

另外,氢气为气体,其体积密度极小,这为储存运输带来了很大的困难。一是储存能量比低,一是安全性差。再加上目前加氢站布局又少,这就很难受了。

从电池本身来说,高成本、“敏感体质”都让这位显得有些高冷。目前氢燃料电池的催化剂主要使用铂,虽然也有关于其它催化剂的研究,但奈何铂还是性能最好的,不得不用。而且催化剂、交换膜都显得有些“娇气”,一闹脾气就容易生病甚至罢工。

既然问题重重,为什么还要研发氢燃料电池呢?

最大的困难不是它本身,而是不知道困难在何处。如果能看到难点在哪里,办法总比困难多。

针对制氢问题,由于太阳能、风能发电等具有不稳定性,所以目前的措施是将电能储存起来,而实际上将这些电能直接进行电解水制氢也是一种良策,这样便形成了太阳能/风能——电能——氢能——电能的转化路径,全程无污染,还能充分利用太阳能和风能。

至于氢气的储存运输,目前的碳纤维+凯夫拉复合材质的储气罐储气压力可达70MPa,针对整车储氢,丰田Mirai之父田中义和设计的特殊泄压阀以及考虑碰撞保护的车身设计,大大提升了车身储氢的安全性。

而“加氢难”的问题也将随着加氢站的布局得到解决。智通财经了解到,由于日本在氢燃料电池汽车方面走在前列,加氢站的布局也较密集。而国内的加氢站也在渐渐增加,东莞2016年就启动了百亿氢产业发展基金,今年8月份佛山市8座加氢站项目联合动工。

由于技术的进步,目前燃料电池的铂负载量已经大大降低。据了解,目前国内每千瓦的铂用量大概0.3g,而国际先进水平可达0.06g以下。丰田Mirai使用经过多次优化的铂-钴-碳复合材料,单车铂用量降低到了20g,且具备相当程度的可回收性。而质子交换膜的性能也随着优化逐渐提升,气体扩散层可对电池进行有效水管理解决水淹问题。

所以,存在的各种问题已经在解决或改进中,眼前可能呈现的机遇越来越多。

在新能源电动汽车补贴退坡背景下,国家对燃料电池的补贴不降反升。长城汽车在去年底就宣布进军氢燃料电池车,计划2022年推首款车型。潍柴动力董事长谭旭光7月底公开表示,将以济南为主,推动2000辆城市公交车的氢燃料发动机的落地。

比亚迪表示,不仅已经开始了氢燃料电池的研发,对于其它前沿电池技术也有研究,并会根据未来技术和市场因素做及时的调整和布局。