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氢燃料电池汽车新思路:甲醇制氢更易于产业化

作者:36选7    发布时间:2019-11-13 18:30    

  作为新能源汽车最为理想的解决方案之一,氢燃料电池近年来一直很受国家政策的支持。不过,受制于氢在制取、储存、运输等环节的难题,业内普遍认为,氢燃料电池汽车距离产业化落地还有很长一段距离。

  在近期第二届中国国际进口博览会全球汽车发展趋势论坛上,造车新势力爱驰汽车向外界发布了其“甲醇氢燃料电池”技术蓝图。爱驰汽车总裁付强表示,从运输效率上看,现有的运氢方式运输密度都远远不及甲醇含氢密度。

  甲醇燃料在汽车领域的应用并非首次提出。2012年以来,工信部就发文在全国多个省市进行甲醇汽车的试点工作,等车企也在甲醇汽车方面投入多年。不过,由于种种原因,甲醇汽车一直未能普及。

  需要指出的是,在以往试点中,甲醇作为汽车燃料主要是用在内燃机中。现在,随着氢燃料电池技术的研发,甲醇应用迎来了新思路。在爱驰汽车的构想中,甲醇将“在线重整制氢”,燃料电池将作为增程器,与电池模组结合实现电驱。

  氢是公认的清洁能源,它的燃烧生成产物只有水,燃烧效率也非常高。当前,多家跨国车企已将氢作为未来汽车的主要动力来源,氢燃料电池的相关技术也有了一定突破,比如丰田的Mirai、现代的NEXO等。

  不过,氢在汽车领域应用仍面临成本高昂等难题。一方面,氢的制取大部分来源于化石燃料,成本高、产物纯度低,很难大规模使用;另一方面,氢的储存、运输成本也都很高,还面临一定的安全隐患。

  甲醇或可以在一定程度上化解这些难题。付强介绍,甲醇是生产原料丰富且可以实现碳中性循环的低碳燃料。相比于氢能源,甲醇更加便宜,而且便于存储、易运输,甚至具有更高的理论能量密度。

  “甲醇生产原料十分丰富,煤炭、焦炉气、煤层气、天然气,生物质,以及二氧化碳(CO2)均可制备甲醇。”工信部甲醇汽车试点工作专家组组长何光远也指出,“中国煤炭资源丰富,但有相当部分劣质煤炭,既不能发电,也不能作为燃料直接燃烧,但却是生产甲醇的好原料。”

  尽管甲醇中含有碳元素,燃烧排放会排出二氧化碳,但付强指出,跟汽油相比,甲醇的二氧化碳排放量更低(大约低60%左右),并且二氧化碳是可以回收的,回收之后还能与氢一起再生成甲醇。“既然电解氢了,为什么还要再把它生成甲醇?主要还是因为氢很难储存,很难运输。”

  除此之外,氢燃料电池汽车难推广的另一个原因是加氢站的建设成本高昂,基建标准也是欠缺。而如果是甲醇,事情会简单很多。

  “甲醇与汽油并没有太大差别,加油站稍经改造,就可以作为加醇站使用,改造成本很低。” 爱驰汽车副总裁吴畏指出,改造的部分主要是加油机的橡胶管路,以避免甲醇使其膨胀损坏,每个加油站的改造成本“仅需几万元”。

  爱驰汽车将甲醇燃料电池技术作为纯电技术之外能源规划的重点。他们认为,甲醇燃料电池会在新能源汽车上拥有非常好的应用潜力,并将先于氢燃料电池产业化落地。

  将甲醇用在燃料电池上是对甲醇应用的一种突破。作为一种制取成本低、储量丰富的能源,甲醇早就被纳入汽车的动力来源序列。2012年开始,山西、上海、陕西、贵州等省市便开始了甲醇汽车的试点,但市场上的甲醇汽车都是通过内燃机运行的,并没有采用燃料电池这一形式。

  显然,将甲醇用于燃料电池将面临更高的研发难度,爱驰汽车为何设计?一方面,其认为汽车的未来是电驱动,因为“内燃机控制系统复杂,无法支撑汽车智能网联化”;另一方面,将甲醇用于燃料电池后能量效率和环保程度都要更高。

  “甲醇直接燃烧的话效率比较低,二氧化碳的排放量也要比‘重整’大概多一倍,而且它还要排氮氧化物和甲醛,这是甲醇在高温下跟空气反应产生的。”吴畏表示,“这些都是它很难长期推广的重要原因。或者反过来说,如果这样能被推广,那甲醇重整燃料电池更应该被推广。”

  过去几年中,甲醇汽车的试点运行尽管取得了一定成果,但其实并未推广成功,截至今年10月底,整体运行数量全国仅有2万余辆。如果改变甲醇燃料的使用方式,其应用情况会迎来突破吗?

  爱驰汽车很看好这块市场。实际上,在爱驰刚刚成立进行产品规划的时候,团队就在逐步的技术论证中注意到甲醇氢燃料电池这一路径,今年以来,爱驰又在该领域展开了合作布局。

  年初,爱驰汽车入资丹麦甲醇燃料电池研发和制造公司Blue World Technologies(蓝界科技),9月,蓝界科技的甲醇燃料电池工厂在丹麦奥尔堡港破土动工,预计将于2020年投入生产。据称,该工厂建成后将为爱驰提供甲醇氢燃料电池,批量应用于爱驰旗下新能源车型上。

  在此次进博会论坛上,爱驰汽车又与蓝界科技签署战略合作框架协议,深化了双方在技术、产品等领域的合作。此外,爱驰还与山西高平市政府举行了项目合作落地签约仪式,计划未来在该地建设甲醇氢燃料电池动力系统制造基地。

  尽管爱驰汽车的首款产品也是纯电动汽车,但付强认为,纯电汽车当前仍有很多痛点无法解决,比如充电便利性、里程焦虑等等。“我们参与到汽车电动化的大潮中了,但往前看,电动化是可持续的吗?我们能看到的范围内是能持续的,但再往前看能不能持续就不好说了。纯电目前所需的一些资源和依赖还是比较多的,比如对金属镍钴锂的资源依赖,比如对电网的依赖等。” 付强说。

  不过,甲醇氢燃料电池的技术水平及应用前景究竟如何,目前尚不好说。有分析提出,甲醇制氢的反应所需要的热量来源,以及甲醇制氢之后产生的二氧化碳在电池中产生的影响等等,都是需要解决的技术难点。爱驰方面也表示,该系统的控制逻辑非常复杂,“要想真正应用起来,没有两年的时间绝对不行。”

  值得一提的是,今年3月,工信部等八部委联合印发了《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,再次支持甲醇汽车的推广。何光远指出,甲醇汽车在实际推广和运营中仍然存在很大困难,对此他提出两条建议,一是将甲醇作为新兴能源纳入国家能源体系;二是将甲醇汽车纳入新能源汽车体系管理。

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