水氫機可突破氫燃料電池車發展瓶頸
發布日期:2019-06-24        



為了解決能源短缺、環境污染日益嚴重和經濟可持續發展等問題,潔凈的新能源和可再生能源的開發迫在眉睫。作為清潔、高效、可持續的新能源——氫能,被不少國家、車企及學者認為是“終極新能源汽車解決方案”。
 
 

中國的氫能汽車在2001-2002年是最火的時候。當時美國小布什政府對燃料汽車非常重視,認為這是變革性發展方向,美國車企都對氫能充滿興趣。在這一背景下,中國汽車行業也掀起了一股燃料汽車熱潮。2019年,氫燃料電池產業的發展借著相關政策像是踏上了風火輪。不僅資本市場一路高歌猛進,不少車企也是加緊布局氫燃料汽車。

 

 

5月23日一篇“水氫發動機在南陽下線”的文章,“車輛只需加水就可行駛”“市委書記點贊”等關鍵詞讓這一新聞迅速引爆輿論,更多則是對水制氫的質疑聲音。據業界人士表示,“水氫”汽車理論上最大的優點在于不用高壓儲氣罐,所用氫氣“隨制隨用”。但汽車行駛時的功率會隨時變動,如果突然需要提升功率,氫氣供應需求猛增,如何保證“隨制隨用”的氫氣能供應得上?另外,鋁與水的置換反應會產生大量熱量,在密閉的反應罐里,這些熱量如何及時散掉也是需要考慮的問題。水氫發動機的關鍵制氫技術專利發明人表示目前該項技術距離大規模的技術應用還有一定距離。

 

 

“水制氫”技術助力燃料電池氫源
 
 

事實上,這種“車載水制氫”技術并不新鮮,在國內外早有研究,甚至可以追溯到上個世紀末氫燃料電池汽車概念萌芽的階段。而“車載水制氫氫燃料汽車”最核心的關鍵技術是,在車內重整制氫。重整制氫的方法主要包括兩種,一種是甲醇-水蒸氣重整,另一種就是使用金屬化合物重整,常見的有三種金屬粉末,硼氫化鈉、氫化鎂和鋁粉。上海合既得于2010-2011年成功開發出第一代醇水富氫機,采用的是甲醇水催化重整技術,利用自主研制的新型催化劑實現從甲醇水到氫氣的轉化。

 

 

在以色列,有數百家公司和研究小組都在研究替代燃料,作為世界燃料替代品和智能交通領域的先行者,以色列在氫能燃料技術方面的制氫、儲氫、加氫等環節出現了很多創新點。

 

 

在不久的將來,水可能成為氫燃料汽車的來源,這要感謝以色列科學家的一項科學突破。顯然,生產不排放溫室氣體的氫需要將水分子分裂成組成它們的元素,但這一過程所需要的能量之多,甚至超過了氫燃燒能夠產生的能量。因此,這種方案并不具有商業上的可行性。
 
 

針對這一問題,以色列本古里安大學的阿里克·尤奇利斯博士、伊里斯·維索利-費舍爾博士、以及海法以色列理工學院的阿夫納·羅斯柴爾德教授領導的研究人員實現了氫燃料生產技術創新突破。與之前生產方法不同,此次氫燃料生產創新不涉及太陽能,研究人員破解了在氧化鐵光電極上過氧化氫(H2O2)的光化學分裂過程中發生的化學機理,采用環保方式分解水分子,以產生能量而不需要外部的催化劑。該技術在幫助減少人類對碳基燃料的依賴起關鍵作用,推動了汽車行業的突破性發展。

 

 

在2006年,以色列科學家新發明了一種裝置,可以在汽車上用水產生氫來驅動汽車,使之成為零排放交通工具。其工作原理是:通過水和硼發生反應產生氫,氫再進入內燃機燃燒或裝入一個燃料電池發電。科學家說,為使硼和水發生反應,必須先把水加熱到數百攝氏度,使其變為蒸汽。因此,車輛仍然需要某種啟動動力,比如說電瓶。當發動機啟動后,硼和水經過氧化反應產生的熱量能夠為進入發動機的水加熱,產生的氫則可以從發動機轉移并儲存起來,用作啟動燃料。氫在內燃機中燃燒或在燃料電池中反應時產生的水也可以收集并循環到車輛燃料箱里,使得整個過程在車上完成,真正做到無排放。硼和水產生的唯一副產品氧化硼可以再加工,轉變成硼并循環利用。

 

 

目前國際上主流的氫能源汽車是采用燃料電池技術,隨車裝有高壓儲氣罐,需要到加氫站加氫氣。但因為種種原因,這些氫能源車的推廣之路并不順暢。氫氣存儲相關技術和安全性指標高,導致加氫站的建設成本昂貴,直接困擾全球氫能源車的發展。2018年的數據顯示,全球建成的加氫站僅300多座,其中大部分加氫站都集中在日韓、歐洲和北美地區。
 
 

水氫機突破現有氫燃料電池車發展瓶頸
 

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,再通過質子膜系統產生電、熱等多種能源的裝置,它是甲醇重整制氫與燃料電池發電高度集成的系統裝置,該系統即時產出的氫進入燃料電池發電,可為汽車提供動力,是一套高效環保的供電系統。

 

水氫機的配套基礎設施甲醇加注站可以充分利用現有的加油站系統改造,與加氫站和充電站相比,配套成本較低,大大節省基礎設施的大規模投資。在技術線上,水氫機可以完全避開傳統用氫過程中的儲運及加氫過程,解決氫能應用的安全問題、成本問題及基礎設施的建設問題。

 

水氫汽車直接利用AH7500水氫機為電動機供電,從而為汽車提供動力,水氫機替代了傳統電動汽車中的鋰電池,只要原料箱中有充足的水氫原料即可保證水氫汽車的續航能力。它可有效緩解充電基礎設施覆蓋不足的問題,還可以減少充電設施的投入。

 

水氫汽車具有內燃機汽車一樣的續航能力卻沒有排放;具有傳統電動車的環保性和便捷性卻沒有充電難題;具有氫燃料電池汽車一樣的綠色動力卻沒有加氫難題。


來源:中國高科技行業門戶
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