多重優(yōu)勢 愛馳甲醇制氫燃料電池系統(tǒng)
在今年的成都車展上,愛知汽車首款產(chǎn)品愛知U5亮相,并公布了預(yù)售價格。不過今天我們不是來介紹這款SUV的,而是來和大家聊聊愛馳汽車正在積極推廣的,將搭載在愛馳U5(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)底盤上的甲醇重整氫燃料電池系統(tǒng)。
2021年中國對外石油依存度高達70%,對外天然氣依存度超過40%。通過對各種能源和動力技術(shù)路徑的對比分析,愛馳汽車認為氫燃料電池是目前能夠完全擺脫對石油依賴的選擇,其清潔度高、環(huán)境適應(yīng)性好、燃料加注時間短是氫燃料電池系統(tǒng)的特點。但氫燃料電池系統(tǒng)的缺點也很明顯,即成本高、安全性能不穩(wěn)定、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本高,難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化推廣應(yīng)用。
今年3月,工信部等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于部分地區(qū)應(yīng)用甲醇汽車的指導(dǎo)意見》,將推動我國汽車產(chǎn)業(yè)由動力多元化向燃料多元化轉(zhuǎn)型。近日在上海舉行的第二屆中國國際進口博覽會期間,愛知汽車還帶來了目前搭載在其電動跑車——Gumpert Nathalie上的甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng),并將搭載在愛知U5的底盤上。
“Gumpert Nathalie今年在中國國際進口博覽會上首發(fā)”
我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主,其中40%以上是高硫劣質(zhì)煤,不適合發(fā)電或燃料制造,但可用于生產(chǎn)甲醇。甲醇制造成本低,充分燃燒時只產(chǎn)生水和二氧化碳,沒有其他氮氧化物,這是甲醇內(nèi)燃機的優(yōu)點。然而,甲醇的化學(xué)性質(zhì),如對有色金屬的腐蝕性和橡膠零件的膨脹性,也制約了甲醇內(nèi)燃機的發(fā)展。此外,我們不能忘記甲醇內(nèi)燃機的冷啟動,所以汽車使用的甲醇大多與汽油混合使用。
有些朋友可能會疑惑:你們不關(guān)注氫燃料電池系統(tǒng)嗎?為什么又涉及甲醇燃料?其實兩者并不矛盾。愛知認為,通過制造成本更低、更環(huán)保的甲醇,然后“制氫”,這種思路可以充分利用兩種能源的優(yōu)點,盡可能避免兩種能源的缺點:甲醇便于儲存和運輸,氫氣隨時可用,系統(tǒng)沒有高溫高壓,運行更安全可靠。
甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)視頻;
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愛知的甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)集成了燃料電池堆、甲醇重整器和能量管理系統(tǒng)等模塊。甲醇-水混合物在重整器中轉(zhuǎn)化為富氫重整氣體。重整氣體進入燃料電池堆后,重整氣體中的氫在陽極的催化劑表面形成質(zhì)子和電子,質(zhì)子穿過質(zhì)子膜,電子從外部電路進入陰極,在陰極的催化劑表面。
目前,將甲醇-水混合物重整為富氫重整氣的效率可以超過90%,然后將氫氣轉(zhuǎn)化為電能的效率約為60%,基于甲醇的高熱值,整個系統(tǒng)的甲醇轉(zhuǎn)化效率可以達到45%以上。
以一個簡單的計算為例。通過這種甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng),40L甲醇可轉(zhuǎn)化為100kWh的電能。以目前純電動汽車每100公里耗電20-25kWh計算,40L甲醇可支持一輛車跑400-500公里。1L甲醇價格只比2元多一點,每公里合計“酒精成本”只有2分錢左右,價格優(yōu)勢明顯。此外,甲醇加注與傳統(tǒng)燃油車的燃油加注差別不大,只需對加油站進行適當改造即可。根據(jù)愛馳汽車給出的信息,甲醇加氣站改造費用僅為7-15萬人民幣。
因此,與傳統(tǒng)燃料汽車相比,甲醇重整制氫燃料電池汽車燃料使用成本更低,能量補充過程也比純電動汽車更加方便快捷。與氫動力汽車相比,甲醇的儲能和運輸優(yōu)于氫氣,甲醇加氣站的建設(shè)或改造成本也遠低于氫氣加氣站。
也是在第二屆中國國際進口博覽會期間,愛知汽車與山西省高平市人民政府簽署了合作協(xié)議。未來,愛馳汽車將在山西高平建設(shè)甲醇-氫燃料電池動力系統(tǒng)制造基地。雙方將攜手推進甲醇-氫燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,進一步推動智能制造和能源經(jīng)濟發(fā)展。就在半個多月前,愛知市與新疆克拉瑪依市政府還就甲醇新能源項目進行了洽談,計劃共同推進甲醇氫燃料電池動力系統(tǒng)R&D及制造項目。
說了這么多甲醇制氫燃料電池動力系統(tǒng)的優(yōu)點,我們再來看看這個系統(tǒng)需要改進的地方:由于甲醇制氫燃料電池動力系統(tǒng)將甲醇轉(zhuǎn)化為電能需要兩步,即甲醇-氫-電能,所以整個系統(tǒng)比燃油車和純電動車的動力系統(tǒng)復(fù)雜,如何在家用車上做出整個系統(tǒng)布局、系統(tǒng)控制邏輯策略和重量控制是需要解決的關(guān)鍵。
此外,由于甲醇制氫燃料電池動力系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣已準備就緒,不會再有額外的儲氫裝置,因此需要一套控制系統(tǒng)來完成甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣和氫氣轉(zhuǎn)化為電能的動態(tài)調(diào)控。
編輯評論:
汽車電氣化是未來的趨勢,但電能的來源必須是多樣化和可再生的。甲醇是煉油的副產(chǎn)品,其生產(chǎn)技術(shù)非常成熟。目前,中國是世界上最大的甲醇生產(chǎn)國。充分利用甲醇資源也符合擺脫對化石燃料依賴的國家戰(zhàn)略。愛馳汽車計劃明年推出搭載甲醇-氫燃料電池動力系統(tǒng)的原型車,然后在2021年推出商用車。讓我們拭目以待。
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