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愛馳大挑戰(zhàn):甲醇?xì)淙剂想姵仄?/h1>

2019-11-26 14:28  來源:中國汽車報(bào)  瀏覽:  

日前,愛馳汽車與山西高平市人民政府舉行了項(xiàng)目合作落地簽約儀式。此次戰(zhàn)略簽約,圍繞由愛馳恭博與丹麥藍(lán)界科技(Blue World Technologies)合作研發(fā)的甲醇?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)展開。據(jù)悉,未來愛馳汽車將在山西高平落地建設(shè)甲醇制氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)制造基地。

在絕大多數(shù)造車新勢力主攻純電動(dòng)汽車的情況下,愛馳汽車推出甲醇?xì)淙剂想姵仄嚳芍^勇氣可嘉。事實(shí)上,看好甲醇?xì)淙剂想姵仄嚨牟⒉恢箰垴Y一家,在不久前舉辦的第三屆國際氫能與燃料電池汽車大會(huì)上,威馬汽車也曾展出了甲醇燃料電池概念車。

對于為何不直接選擇氫燃料電池汽車而另選他途,愛馳汽車聯(lián)合創(chuàng)始人兼總裁付強(qiáng)的回答是:“在全國范圍內(nèi)形成一個(gè)供氫的網(wǎng)絡(luò)并達(dá)到現(xiàn)在石化燃料的水平,我認(rèn)為沒有二三十年根本做不到。如果我們認(rèn)為氫是未來的話,那怎么能夠解決氫能源的問題,甲醇重整制氫是我們當(dāng)時(shí)思考的路徑。”在他看來,甲醇?xì)淙剂霞夹g(shù)路線更易解決當(dāng)前氫能源問題,也更易商業(yè)化。

■蟄伏的甲醇?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)

嘗試甲醇?xì)淙剂想姵仄?,愛馳和威馬是造車新勢力中的先行者,但早在它們之前,已經(jīng)有不少企業(yè)進(jìn)行過嘗試。

上世紀(jì)七十年代,石油危機(jī)觸發(fā)了替代燃料的研發(fā)高潮,甲醇燃料即是其中之一。德國奔馳公司率先開發(fā)出一款甲醇內(nèi)燃機(jī)轎車。1997年,奔馳公司又推出了第一輛以甲醇作為燃料的汽車,38升甲醇可以行駛300多公里。2000年,奔馳公司又研發(fā)了更先進(jìn)的甲醇燃料電池汽車Necar 5,功率達(dá)到75kW,續(xù)駛里程超過400公里。

此前的1996~2004年間,本田汽車也曾針對甲醇重整制氫進(jìn)行了大量的研究,并推出了相應(yīng)的車型,但最終卻放棄了這條道路,與豐田、現(xiàn)代汽車一樣,本田現(xiàn)在主打質(zhì)子交換膜的燃料電池汽車。此后,甲醇重整制氫的研發(fā)進(jìn)入低谷,也鮮有汽車企業(yè)推出新產(chǎn)品,只是在一些特定領(lǐng)域,人們用甲醇重整制氫作為備用電源。

2015年,豐田Mirai問世,燃料電池汽車的發(fā)展迎來新高潮,但氫氣的制備和儲(chǔ)存依然是繞不過去的坎,這讓甲醇重整制氫再次進(jìn)入人們的視野。科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)在研發(fā)過程中總結(jié)出幾種不同的方法,分別進(jìn)行了嘗試。

第一種是甲醇重整+高溫燃料電池。2016年,蘇州氫潔電源科技有限公司與東風(fēng)特汽聯(lián)合開發(fā)了甲醇重整制氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的T7型電動(dòng)物流車,愛馳汽車的甲醇?xì)淙剂想姵匾彩腔诖思夹g(shù)路線;第二種是甲醇重整制氫+氫氣提純+低溫燃料電池;第三種是甲醇重整+除CO裝置+低溫燃料電池;第四種是直接甲醇燃料電池,威馬公司展出的燃料電池汽車就是這種技術(shù)體系下的產(chǎn)品。

國家燃料電池汽車及動(dòng)力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心副主任、同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院副教授馬天才告訴《中國汽車報(bào)》記者,從能源的角度考慮,我國需要發(fā)展甲醇重整制氫技術(shù)。

■甲醇?xì)淙剂想姵赜歇?dú)特優(yōu)勢

燃料電池汽車與傳統(tǒng)汽車有很大不同,氫氣的制備、儲(chǔ)存和使用環(huán)節(jié)都有難點(diǎn)。燃料電池汽車走向商業(yè)化,不僅要求技術(shù)可行,更要求低成本。

從制氫的角度來看,目前在大自然中,只有高空中存在少量的氫氣,在陸地上氫分子都是與其他元素結(jié)合在一起的。目前,燃料電池汽車需要使用的氫氣都必須制備,這就考慮到成本問題。四川亞聯(lián)高科技股份有限公司董事長王業(yè)勤告訴《中國汽車報(bào)》記者,甲醇制氫的成本大約為1.8~2元/立方米,在幾種制氫方式中成本不算高,但也不是最低,更低成本的則屬煤制氫。北京低碳清潔能源研究所氫能研發(fā)部經(jīng)理何廣利告訴《中國汽車報(bào)》記者,煤制氫的工藝成熟,成本也最低,大約為1.1元/立方米。制取一立方米氫氣大約耗電4.8~5度,即便用谷電制氫,最終成本也在3元/立方米左右。

不過,目前制氫已不再是大難題,儲(chǔ)存和運(yùn)輸才是“攔路虎”,也在一定程度上造成加氫站難以普及。氫氣需要高壓儲(chǔ)存,我國目前采用的是35Mpa壓力瓶儲(chǔ)存氫氣,在氣體形態(tài)上,則選擇液態(tài)氫。不過,把氣態(tài)氫冷卻到-253℃,需要耗費(fèi)大量的能源,總體上并不利于減少碳排放量。相對而言,甲醇在常溫下就是液體,有較高的安全性。正是基于這一特性,氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸這一最大難題便迎刃而解了,這也是愛馳汽車選擇甲醇重整制氫技術(shù)的一大原因。“甲醇?xì)淙剂想姵卦谥圃斐杀?、使用成本、便利性、安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性上都有優(yōu)勢,可謂‘一舉多得’。”付強(qiáng)說。

■商業(yè)化還有很長的路要走

擁有諸多優(yōu)勢,是否意味著甲醇?xì)淙剂想姵仄嚫咨虡I(yè)化?不過,行業(yè)人士認(rèn)為商業(yè)化并沒那么簡單,目前來看還有很長的路要走。

作為甲醇燃料電池的先行企業(yè),奔馳現(xiàn)已轉(zhuǎn)向純電動(dòng)汽車,本田汽車也曾研發(fā)過甲醇燃料電池汽車,現(xiàn)在主推的則是質(zhì)子交換膜燃料電池汽車Clarity。馬天才告訴記者:“從技術(shù)的角度看,甲醇?xì)淙剂想姵仄囘~向商業(yè)化還有很長的路要走。”

在馬天才看來,氫氣與氧氣需要通過催化劑在電堆中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng),生成水并發(fā)出電,催化劑都是貴金屬并且很“驕氣”,輸入電堆中的氣體純度不高容易導(dǎo)致催化劑中毒。我國在上海世博會(huì)期間曾投入196輛燃料電池汽車,曾有過催化劑中毒導(dǎo)致車輛出現(xiàn)故障的情況。“甲醇重整之后的氣體雜質(zhì)對催化劑的影響較大。”馬天才說。

為了避免催化劑中毒,國際上大多采用高溫甲醇燃料電池。不過,雖然這條技術(shù)路線解決了催化劑中毒問題,但還有其他不少問題需要解決。馬天才表示:“高溫甲醇燃料電池的技術(shù)還不成熟,在反應(yīng)過程中對水的管理要求比較高,采用這條路線的成本也比較高。另外,高溫甲醇燃料電池的電流密度也比較低。”

此外,電流密度較低這種特性決定了甲醇?xì)淙剂想姵卦诔擞密嚿仙杏星熬埃珜ι逃密噮s不太適用,而我國目前確定的主基調(diào)是發(fā)展燃料電池商用車。

馬天才認(rèn)為,甲醇重整制氫適用于穩(wěn)定工況狀態(tài),在這種狀態(tài)下,甲醇燃料電池可以長時(shí)間穩(wěn)定發(fā)電。但汽車行駛不可能保持一種工況不變,啟停工況經(jīng)常出現(xiàn),這給甲醇燃料電池汽車帶來一定的挑戰(zhàn)。“甲醇重整裝置的可靠性、啟停速度都是汽車應(yīng)用領(lǐng)域的短板。”馬天才說。

另外,甲醇來源也在一定程度上限制了甲醇?xì)淙剂想姵仄嚨拇笠?guī)模推廣使用。王業(yè)勤說:“甲醇的最大用途是生產(chǎn)聚丙烯,用于制氫的甲醇數(shù)量占比很小。”

種種跡象表面,甲醇?xì)淙剂想姵仄嚹壳斑€只是一種嘗試,離商業(yè)化還比較遠(yuǎn)。

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