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水氢路径是氢能与燃料电池发展的新思路

2019-12-16 17:53
水氢视界
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受制于氢在制取、储存、运输等环节的难题,业内普遍认为,中国在燃料电池汽车领域仍需要走较长的一段时间。从运输效率上看,现有的运氢方式运输密度都远远不及甲醇含氢密度,业内也有观点认为,甲醇将成为很好的“氢载体”。

水氢路径是氢能与燃料电池发展的新思路


甲醇燃料在汽车领域的应用并非首次提出。2012年以来,工信部就发文在全国多个省市进行甲醇汽车的试点工作,吉利汽车等车企也在甲醇汽车方面投入多年。不过,由于种种原因,甲醇汽车一直未能普及。需要指出的是,在以往试点中,甲醇作为汽车燃料主要是用在内燃机中。现在,随着国家对甲醇的认可度越来越高及甲醇制氢小型化技术越来越成熟,氢燃料电池的氢源问题得到新的解决思路。甲醇将“在线重整制氢”为燃料电池提供氢源,燃料电池发电可以直接作为发电机使用, 也可作为增程器与电池模组结合实现电驱。

甲醇制氢的优势

氢是公认的清洁能源,它的燃烧生成产物只有水,燃烧效率也非常高。当前,多家跨国车企已将氢作为未来汽车的主要动力来源,氢燃料电池的相关技术也有了一定突破,比如丰田的Mirai、现代的NEXO等。不过,氢在汽车领域应用仍面临成本高昂等难题。

一方面,氢的制取大部分来源于化石燃料,成本高、产物纯度低,很难大规模使用;另一方面,氢的储存、运输成本也都很高,还面临一定的安全隐患。甲醇或可以在一定程度上化解这些难题。甲醇是生产原料丰富且可以实现碳中性循环的低碳燃料。相比于氢能源,甲醇更加便宜,而且便于存储、易运输,甚至具有更高的理论能量密度。

水氢走出一条氢燃料电池商业化的新思路

水氢路线是氢能与燃料电池的一体化路径,要求制氢技术向小型化、高纯化方向发展,燃料电池向低温方向发展,其发展方向是制氢与燃料电池的一体化、小型化和智能化。

水氢路径是氢能与燃料电池发展的新思路

水氢技术路径图

在水氢路线中甲醇水重整制氢技术与燃料电池发电技术得到高度集成,高效的智能控制系统实现了氢气的即产即用,并为燃料电池发电提供可靠的高纯氢气。该路径依赖的甲醇加注设施,完全可利用现有的加油站改造。水氢路线是分布式能源开发模式,可根据消费者的需求提供灵活的供能方案,该路线是生产者消费者一体化方向。

水氢产业联盟早在2002年就开始研究甲醇制氢应用,秉承水基能源向华理论的科研思路,成功攻克了移动制氢的难题,实现了制氢和发电合二为一,为氢能的广泛应用打开了大门,成为目前国内生产小型可移动水氢机的高新技术企业。

水氢产业联盟水基能源向华理论的核心观点:

(1)多种能源变甲醇,甲醇变成人们需要的能源;

(2)CO2是能源的重要组成部分,甲醇制备过程为“吸碳排氧”,而甲醇制氢的过程为“吸氧排碳”;

(3)能源可自给自足,并可就地消纳和转换。

水氢路径是氢能与燃料电池发展的新思路

水基能源向华理论图

经过集团更新迭代研发出的水氢机AH7500是高度集成了水氢动力模块、水氢燃料电池模块及水氢智能控制模块形成的一套高效环保的车用发电模块。该模块利用水循环原理实现了甲醇水原料的自动配液功能,通过催化重整技术将原料转化成氢气,再供给水氢燃料电池模块发电,整个转化过程为电化学反应,无污染,转化率高,是传统内燃机的2倍以上。

水氢路径是氢能与燃料电池发展的新思路

水氢汽车直接利用水氢机AH7500为电动机供电,从而为汽车提供动力,水氢汽车综合了甲醇汽车和燃料电池汽车两者各自的优点。水氢机替代了传统电动汽车中的锂电池,只要原料箱中有充足的水氢原料即可保证水氢汽车的续航能力。水氢汽车是现阶段环境和条件下更接地气的一种技术路线,不仅能解决氢气的制取和运输问题,可有效缓解充电基础设施覆盖不足的问题,且甲醇加注站的建设成本也更低。

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