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电不是未来,它才是!

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发表于 2019-9-30 04:19:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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在这世上,可供新能源汽车使用的清洁能源显然不只有电能一种,但眼看着氢能一再错失入主“C位”的历史机遇,业界开始寻找新的选择。

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只是没想到,眼下最热门的替补,居然是此前被氢能取代的甲醇!

2020,新机遇

在新能源汽车领域里,为动力单元寻找除电能之外的第二种驱动能源,一直都是热门话题。
具体到中国大陆,这个答案曾经只有一个,那就是氢能,但现在却冒出另一种选择:甲醇!对于甲醇,国内的汽车界其实并不陌生,不仅早于20世纪70年代就已开始研究甲醇作为内燃机替代燃料的可行性,更在近年推行新能源汽车战略时投产过以液态甲醇为燃料的乘用车。

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但到了2020年,甲醇在中国汽车能源界的地位将很有可能从边缘迈入主流!
这不是我妄加推断的,因为在2018年结束长达五年的试点工作后,国家工信部、发改委、科技部便着手准备甲醇汽车的推广和应用工作。如无意外,在2020年的《新能源汽车推荐目录》中,以甲醇为燃料的各种新能源汽车将会明显增多。

以甲醇重整制氢为切入口

而在这些新增的甲醇汽车中,最受企业重视的,估计会是搭载甲醇重整氢燃料电池的车型,毕竟那是被官方媒体一再提及,并划过重点的项目。不过,这听着陌生的甲醇重整氢燃料电池却并非新鲜玩意。
其实,早在刚经历过石油危机,但尚未兴起加氢网络的20世纪末,汽车工业发达国家的整车制造商就已经试过这套方案。像奔驰在1997年法兰克福车展上发布的NECAR 3就是一款载有甲醇重整器的试验车,可凭借“在线制氢”技术为车上的氢燃料电池补充氢气,使车辆只需加入38L液态甲醇即可续驶300km。

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两种模式供你选择

甲醇重整氢燃料电池是以甲醇重整制氢系统和普通氢燃料电池两大核心组成的综合发电单元。对于新能源汽车来说,目前有2种模式可用。
第一种是用甲醇重整制氢器搭配高温氢燃料电池。在此模式中,甲醇燃料先跟水蒸气混合成甲醇溶液,然后再进入重整器,并在适当的温度及催化剂的共同作用下发生重整反应,使其发生氢氧反应,进而释放出电流,应用该模式打造的甲醇氢燃料电池虽然技术相对成熟。但整套系统体积大、效率低,目前主要由海外能源企业生产,并多用于特殊领域,而较少用于新能源汽车。

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相比之下,第二种模式不仅可以获得纯度更高的氢气,而且更适应国内的应用环境。和第一种模式不同的是,在第二种模式中,经由甲醇重整反应产生的氢气不是直接充入燃料电池,而是先用铂金属或铂合金膜进行提纯,得到高纯度氢气,然后再充入低温氢燃料电池。
对于国内的新能源汽车而言,这种模式有两个好处:首先,包括上海合既得、广东合即得、广东能态、山东潍氢在内的多家国内“水氢技术”企业均已基于该模式打造出成熟的甲醇氢燃料电池产品,并作为通信基站的电源而得到广泛应用。其次,低温纯氢燃料电池是丰田Mirai、本田Clarity等量产氢燃料电池车所用的燃料电池,也是目前最成熟、最高效的一类氢燃料电池。显然,用它配合前面的甲醇重整制氢系统,会使整套甲醇氢燃料电池更容易度过量产化的难关。

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DMFC直接甲醇燃料电池的利与弊

对于小型乘用车而言,现有配备重整器的甲醇氢燃料电池的体积仍然偏大。因此,业内多数工程师更推荐这类车型使用舍弃重整器的DMFC直接甲醇燃料电池,一种以液态甲醇为燃料的质子交换膜电池。

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直接甲醇燃料电池的工作原理其实跟常见的氢燃料电池很相似,只是燃料换成液态甲醇而已,它能够一步到位地完成甲醇重整制氢系统与氢燃料电池组合的工作,从而实现整个单元体积的缩减。
不仅如此,在理论上,直接甲醇燃料电池的能量密度可高达6000Wh/kg,而常见的锂离子电池的平均能量密度才600Wh/kg。另外,紧凑的体积也让直接甲醇燃料电池能和周边的配套系统集成在一起。显然,对于小型纯电动乘用车来说,这是一套理想的发电系统。

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但由于甲醇的电化学属性,现实中的直接甲醇燃料电池一直受困于电催化剂容易被甲醇氧化产生的各类中间体所“毒化”等问题而难以实现产业化。此外,面对目前常用的全氟磺酸膜,甲醇溶液的渗透率极大,以至于电池性能和燃料利用率都被极大地降低。而要想解决直接甲醇燃料电池的各种产业化难题,就只能等待相关企业或单位的研发团队耗费时间、人力等去攻克。
事实上,直接甲醇燃料电池目前最多也才到样车试验阶段,例如圆通牵头开发的DMFC物流车,以及威马展示的DMFC样车,都离大批量投产尚有段距离。

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看重甲醇,而非甲醇电池

显然,基于甲醇的各类燃料电池眼下还无力驱动量产新能源汽车。不仅如此,从国家工信部、发改委等八部门联合发布的《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》中也能看出,在国家的甲醇经济战略里,甲醇燃料汽车的优先地位和重要性是排在甲醇燃料电池汽车前面的。换句话说,国家的重点在于甲醇燃料汽车,而非甲醇燃料电池汽车。

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至于在今后的能源战略中,甲醇与氢能的地位执轻执重,取决于未来国家政策的具体内容,但其在我国能源战略中的地位仍会被氢能压制一段时间。

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