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燃料电池或是美丽的“谎言”

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-08-04  作者:鑫椤资讯
摘要:最近,一则燃料电池汽车消息引起了大家关注。据外电报道,丰田汽车日前表示,其氢燃料电池系统单价将从当前原型的百万美元级别削减至约5万美元,首款丰田氢燃料电池车将在2015年前后上市。
       最近,一则燃料电池汽车消息引起了大家关注。据外电报道,丰田汽车日前表示,其氢燃料电池系统单价将从当前原型的百万美元级别削减至约5万美元,首款丰田氢燃料电池车将在2015年前后上市。

       大家对FCV如此关注,应用前景迷人是主要原因之一。一位业内专家说:“到目前为止,还没有哪一项能源生成技术像燃料电池那样将诸多优点集于一身。”人们憧憬未来美好生活,今后在城市中,不再被汽车尾气困扰。

       燃料电池将化学能直接转换为电能,具有较高的能效,不会因为燃烧产生大量废气与废热,能量转换率约为传统内燃机的3倍以上。目前,直接使用氢气的系统效率超过50%,如果将燃料电池排放的废热加以回收利用,能量利用率超过85%,传统内燃机的热效率大约为20%~30%。

       燃料电池具有环境亲和性。部分燃料电池会排放二氧化碳,但远低于燃烧汽油的排放量(约为其1/6)。氢燃料电池的排放只有水,真正做到了无污染。

       人们对新能源汽车的续驶里程极为关注,纯电动汽车在这方面广受诟病。FCV不存在这个问题,国外相关机构研究表明,一加仑汽油与一公斤氢气行驶里程相当。

       丰田将上市的FCV为4座轿车,价格约为7万美元,日本政府补贴2万美元后价格降至约5万美元(约合人民币30.91万元);丰田的FCV充一次 氢可行驶约700km(JC08模式);使用了可令粒径为数μm的铂类催化剂在不凝结状态下涂布的电极形成技术,为提高输出功率密度作出了巨大贡献,等 等。丰田研发的FCV技术进步确实不小。

       燃料电池汽车的应用前景迷人,丰田又拿出了具有推广价值的车型,似乎,FCV的道路变得平坦了。事实上并非如此,燃料电池或是美丽的“谎言”。

       笔者一直与燃料电池圈的数位研究人员长时期接触,了解到燃料电池汽车的难点主要在5个方面:催化剂、膜、储氢、系统复杂性和制氢。前面4个与FCV本身有关系,制氢牵扯到配套供应体系。

       FCV的催化剂要用贵金属铂制造。资料显示,铂金在世界市场上售价为每盎司(约28克)1,380美元,这使得以往几家汽车企业拿出来做实验的 FCV高达百万美元。丰田采用镀层技术,把铂的用量降到100克,技术进步很明显。但是,一位业内专家说,铂金的储量非常少,全部供给汽车业使用可能都不 够。

       全球汽车保有量已经超过10亿辆,即使按照丰田的说法,未来达到一辆车使用20克,意味着需要铂金2万吨。资料显示,世界铂族元素矿产资源总储量约为3.1万吨,其中,铂金总储量约为1.4万吨。很显然,燃料电池汽车必须摆脱对铂金的依赖,才有广阔的发展空间。另外,随着铂金用量不断增加,价格直线上涨,一位业内人士说,近5年来,铂金价格上涨了近5倍,研发人员在FCV上降低成本的努力在某种程度上被价格上涨抵消了。

       那则消息没有提到膜、储氢和系统复杂性,既然丰田将于2015年推出FCV,相信这几个问题,他们已经解决了。但是,有一个问题绕不过去,就像我们使用传统汽车必须加注燃油一样,FCV的氢气从何处来?

       FCV对氢气的纯度要求较高,如果氢气纯度不高,铂催化剂会中毒。专家指出,氢气纯度一般要求达到99.99%,有些要求达到99.9999%。一般工业制氢纯度为99%,每提高一个数量级,成本增加很多。

       目前,FCV使用的氢气主要来源于化工副产品和天然气重整。

       先来说化工副产品制氢,既然这些氢气是化工副产品得来,那么其成本大部分被主产品承担了,当然价格比较便宜,人们使用FCV加注氢气的成本就不太 高,体现出FCV既经济又环保的优势。但是,化工副产品制氢的数量有限,当FCV大规模投入使用,化工副产品制氢还能满足需求吗?

       再来看天然气重整制氢。姑且不说这个方法能耗较高,生产周期长,看看几个城市天然气出租车排队2小时加气的景象,不难想象,未来大规模使用FCV 会陷入居民生活使用与FCV争夺气源的尴尬境地。从另一个角度看,用天然气重整制氢满足FCV的使用,也不见得比直接燃烧天然气更环保、更经济。

       唯一可满足FCV大规模使用的氢气来源只有电解水,但是,这个方法需要耗费大量的电能,成本非常高。

       目前,FCV的使用空间取决于几种工业制氢量与FCV使用量的平衡点,这个平衡点在哪里?希望专业人士解答这个问题。FCV有迷人的应用前景,是未来的发展方向,要想大规模使用,只有等到可控核聚变技术成熟后,那时候,电解水的成本将变得非常低。
 
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