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《中國甲醇燃料電池汽車發(fā)展展望》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、中國甲醇燃料電池汽車發(fā)展展望甲醇作為汽車燃料對(duì)于國人來說并不陌生。在過去近二十多年的吋間里,甲醇燃料的內(nèi)燃機(jī)的研究一直沒有間斷。隨著吉利公司的董事長(zhǎng)李書福在2017年和2018年的兩會(huì)期間對(duì)甲醇汽車的宣傳,甲醇汽車開始逐步進(jìn)入民眾的視野。吉利從2005年開始研發(fā)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī),2015年開始有6輛甲醇轎車走出國門,在冰島進(jìn)行測(cè)試。在2017年更是推出新一代的商用車甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。將甲醇在車輛上的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展。與甲醇內(nèi)燃機(jī)相対的,還有一條技術(shù)路線是"甲醇?xì)淙剂想姵亍?。由于中國的汽車主機(jī)廠在燃料電池的技術(shù)路線上的投入總體偏少
2、,除上汽在燃料電池方面和新源動(dòng)力有合作推出榮威750和950兩款燃料電池樣車外,其他公司的產(chǎn)品鮮有報(bào)道。甲醇燃料電池汽車在中國的誕生是基于電動(dòng)公交車的迅速發(fā)展!2011年,世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)在深圳舉行。當(dāng)年,市政府決定推廣2011輛新能源車,其中1000輛采用了沃特瑪?shù)牧姿徼F鋰電池。正是這批電池催生了甲醇燃料電池在汽車上的應(yīng)用:因?yàn)槟且慌匿囯姵仉妱?dòng)車?yán)锍趟p太快!半年后司機(jī)就開始抱怨里程僅為原來的60-70%!跑相同的里程,充電次數(shù)由原來的一日一充變成一FI兩充!司機(jī)在終點(diǎn)站要去換車,讓電力不足的車在那里充電!如此一來
3、,對(duì)電動(dòng)車的管理提出了新的挑戰(zhàn)。政府主管部門開始擔(dān)憂,如果鋰電池技術(shù)無法突破,將來是否需要對(duì)這一批車進(jìn)行報(bào)廢,未來是否可以推廣純電動(dòng)公交車?提升電池性能是一種方式,對(duì)鋰電池在行車的過程中充電,也不失為一種延長(zhǎng)電池壽命,延長(zhǎng)續(xù)航里程的方式。但是用清潔能源發(fā)電的方式,有多少種選擇??jī)?nèi)燃機(jī)做混合動(dòng)力,在深圳同樣有嘗試,但是銀氫電池組和發(fā)動(dòng)機(jī)的混動(dòng)實(shí)際運(yùn)行效果不好。除去內(nèi)燃機(jī),就是氫燃料電池了。為了世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì),深圳也曾臨時(shí)建了一個(gè)加氫站,五洲龍公司也生產(chǎn)了幾臺(tái)氫燃料電池大巴車,但是在運(yùn)動(dòng)會(huì)以結(jié)束,這些背著氫罐的人巴車就進(jìn)
4、入了車庫,臨時(shí)的加氫站也停止了運(yùn)營(yíng)??v觀各類技術(shù),甲醇制紅發(fā)電似乎是一條不錯(cuò)的道路。從深圳電動(dòng)車口耗電300kWh,工作時(shí)間12h左右來推算,25kW的燃料電池系統(tǒng)應(yīng)該可以比較好地解決電力衰減問題。甚至如果采用10kW的系統(tǒng),一天補(bǔ)電120kWh,也可以省去"第二次〃充電。在這種背景下,大家開始討論將甲醇重整燃料電池系統(tǒng)"上車〃。彼時(shí)大家對(duì)甲醇重整請(qǐng)燃料電池的理解還是在“固定式應(yīng)用〃,尤其是在通信基站方面的應(yīng)用。知名的燃料電池公司Ballard,曾經(jīng)收購了一家Edatech的公司,該公司基于甲醇重整制氫、提純后進(jìn)入燃料
5、電池電堆發(fā)電的系統(tǒng)被成功應(yīng)用于通信基站,作為后備電源,可以在電網(wǎng)斷電時(shí)提供電力供應(yīng)。BallardElectraGen?-l/IEmethanolfuelcellbackuppowersysteminstalledatatelecombasestationsite圖一:甲醇重整制氫系統(tǒng)的固定式應(yīng)用該設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景是通信基站的后備電源,所以專門配置了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、將甲醇桶也內(nèi)置在柜內(nèi),所以體積很大,這樣的柜子上車,顯然是不太現(xiàn)實(shí)的。但是這類基于甲醇燃料電池的產(chǎn)品給出了一個(gè)方向。通過使用液體燃料,將其中所含有的C-H鍵打
6、開,將氫氣取出來,再將氫氣導(dǎo)入到電堆中發(fā)電,發(fā)電的過程無PM2.5,無噪音。最關(guān)鍵的是1L甲醇水溶液可以發(fā)出lkwh的電量,這是甲醇作為液體燃料的最大優(yōu)勢(shì):能量密度高。純甲醇的能量密度是4.5kwh/L,理想的系統(tǒng)效率達(dá)到50%時(shí),會(huì)有10倍于鋰電池的能量密度。廣東合即得公司對(duì)標(biāo)巴拉德公司的ElectraGen的重整制氫系統(tǒng),在設(shè)備小型化上做了很多研究,選擇了同樣的技術(shù)路線:甲醇和水預(yù)先混好,在重整器內(nèi)預(yù)熱汽化,進(jìn)而重整制氫,氫提純(不純的氣再燃燒提供汽化及重整提純所需要的能量),再進(jìn)入低溫堆發(fā)電。在2013年推出一款
7、體積比該設(shè)備小很多的小型重整制氫設(shè)備,連接巴拉徳的電堆組成系統(tǒng)發(fā)電。該系統(tǒng)引起了深圳五洲龍公司的高度重視,這種組合將可以迅速解決電動(dòng)車每日兩充的問題,實(shí)現(xiàn)電電混合。與此同時(shí),廣東合即得也和低速觀光電動(dòng)車企業(yè)聯(lián)合,推出了2個(gè)模塊驅(qū)動(dòng)的甲醇重整氫燃料電池觀光車。圖二:2015年,合即得在微型電動(dòng)車上開始試裝車。后來廣東合即得也在乘用車領(lǐng)域與車企開展了一些項(xiàng)目合作,通過對(duì)增程式電動(dòng)車進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)甲醇重整燃料電池與鋰電池的“電電混合〃。圖三,甲醇重整制氫提純配低溫堆乘用車應(yīng)用這一技術(shù)路線的主要難點(diǎn)在與對(duì)氫氣的提純。據(jù)巴拉德的
8、公開文獻(xiàn)稱,他們釆用了"耙管〃作為提純裝置。耙對(duì)氫的提純,本質(zhì)是氫穿透耙膜。耙膜在300-500DegC的條件下,H2分子會(huì)在壓力較高的鋰膜一側(cè)的表面被電離為質(zhì)子和電子,形成一個(gè)耙氫的暫態(tài)物,在壓力低的那一側(cè)在解離成為氫氣和耙原子??梢岳斫獬墒恰斑x擇性過濾膜“。耙膜的厚度可以是幾個(gè)微米至幾百個(gè)微米,需要綜合考慮強(qiáng)度,成本、工藝等因