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碳中和|美国氢能及燃料电池发展路径【能源人都在看,点击右上角加'关注'】
文/赵学良 中国石化发展计划部,当代石油石化
1美国氢能及燃料电池产业概况
美国能源局从1970年就开始布局燃料电池研发,并一直处于世界领先地位。燃料电池备用电源和燃料电池叉车已具备市场竞争力,处于商业推广阶段;燃料电池乘用车处于政府补贴商业推广阶段;燃料电池巴士、大型货车、商用车处于行车实验验证阶段。2018年美国被评为国际氢能经济和燃料电池伙伴计划IPHE(International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy,为2003年由18个国家和欧盟共同发起成立的国际合作组织)主席国。
美国参议院决议确定2018年10月8日为美国国家氢能与燃料电池第四个纪念日,“参议院第664号决议”给出如下13点理由:
1)氢原子质量为1.008,而且是宇宙中含量最丰富的化学物质;
2)美国是燃料电池和氢能技术开发和部署的世界领先者;
3)氢燃料电池在美国太空计划中发挥了重要作用,帮助美国完成了登陆月球的任务;
4)私营企业、联邦和州政府、国家实验室以及高等教育机构持续提高燃料电池和氢能技术,以解决美国最迫切的能源、环境和经济问题;
5)利用氢和富氢燃料发电的燃料电池是清洁、高效的技术,被用于固定电源和备用电源、以及零排放轻型 汽车 、公共 汽车 、工业车辆和便携式电源;
6)固定式燃料电池正投入到连续和备用电源的使用中,以便在电网停电时为商业和能源消费者提供可靠的电力;
7)与传统发电技术相比,固定式燃料电池有助于减少用水量;
8)燃料电池轻型 汽车 和使用氢气的公共 汽车 可以完全复制内燃机车的经验,包括行驶里程和加油时间;
9)氢燃料电池工业车辆正在美国各地的物流中心和仓库部署,并出口到欧洲和亚洲;
10)氢气是一种无毒气体,可以从各种国内可获得的传统和可再生资源中获取,包括太阳能、
风能、沼气以及美国丰富的天然气;
11)氢和燃料电池可以储存能量以帮助增强
电网,并使可再生能源的部署机会最大化;
12)美国每年生产和使用超过1100万吨的氢气;
13)工程和安全人员及标准专业人员就氢气的交付、处理和使用已经达成共识,并已制定出相关协议。
2美国发展氢能及燃料电池的初衷
美国参议院决议的理由充分说明,从国家层面而言,发展氢能及燃料电池具有降低二氧化碳排放、减少空气污染等清洁环保层面的意义,同时还具有降低燃油消耗、提高可再生能源利用率及电网可靠性等增加能源自给率、保障国家能源安全的优点。2014年美国发布《全面能源战略》,将“发展低碳技术、为清洁能源奠基”作为放眼长远的战略支点,并明确提出,氢能作为替代性能源将在交通业转型中起到引领作用。
2.1减少温室气体排放
由于氢燃料电池具有高效率和温室气体近零排放的特性,燃料电池系统能够在很多应用领域实现温室气体减排。美国能源部研究了燃料电池的温室气体减排潜力。燃料电池应用于热电联产系统时,相比传统热电联产系统可减少35%~50%的排放;燃料电池货车相比燃油货车可减少55%~90%的排放;燃料电池叉车相比柴油叉车或动力电池叉车可减少35%的排放;燃料电池巴士比内燃机巴士效率高40%;燃料电池备用电源相比柴油发电机可减少60%的排放。
美国能源部对比测算了不同能源介质运输工具的油井到车轮(WTW)温室气体排放情况。天然气制氢-氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳200克,低于美国现有电网取电-电动 汽车 路线230克和传统燃油车450克的排放标准。配有二氧化碳封存的煤气化制氢-氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳95克,生物质气化制氢-氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳仅37克。
2.2减少燃油消耗
燃料电池提供了一种几乎不消耗石油的提供动力方式,且可覆盖美国大部分的石油消耗,如 汽车 、巴士、备用发电机和辅助发电机等。美国能源部的研究结果表明,氢燃料电池轻型 汽车 相比汽油内燃机 汽车 可降低95%的燃油消耗,相比混合动力车可降低85%的燃油消耗,相比插电式混合动力车可降低80%的燃油消耗。可以看出,相较大规模使用生物燃料、提高内燃机效率(ICEV包括使用混合动力 汽车 ),燃料电池车大规模应用后可以大幅减少国家的石油消费,到2050年燃油消耗量将降到目前的40%左右。
2.3提高电网可靠性、最大程度部署可再生能源
美国能源部预估光伏和风电的建设成本将大幅下降,“太阳计划2030”(SUNSHOT2030)设定的目标是2030年光伏电站成本为3美分/千瓦时,2018年美国陆上风电成本已低至2.9美分/千瓦时。光伏和风电将得到迅速普及,预计到2050年风能装机容量将达到404吉瓦,装机容量占总容量的35%;光伏装机容量将达到632吉瓦,发电量占总发电量的19%。
根据国际能源署发布的研究报告《GettingWindandSunontotheGrid》,当电网中间歇性可再生能源(以风电、光伏为主)的比例超过15%时,就必须配置相应的储能设施。另外由于可再生能源的生产水平在不同时间段、不同季节之间存在显著差异,例如欧洲的太阳能发电在冬季比夏季低60%左右,但电力需求却增加40%,也需要配置大规模、长时间的储能设施才能提高可再生能源的利用小时数,减少“弃风”“弃光”。
丰田、通用、奔驰、林德等企业组成的氢能理事会研究表明,氢能是大规模储存电能的一种重要选择:相比超级电容、压缩空气、电池、飞轮储能、抽水蓄能,氢能更适合长期大量储存能量。当需要大规模储能时可以液氢或者氢化物的形式存储于地下盐穴,估计每个兆瓦时的成本在50~150美元之间,与受地质条件限制较大的抽水蓄能相当,显著低于其他的能量存储方式。
2.4高能源转化效率
燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能,效率非常高且不需要燃烧。氢燃料电池 汽车 的能量转化效率约60%,大约是汽油内燃机的两倍。
燃料电池用于固定电源,用天然气或丙烷发电效率大致为45%;如果将透平系统与高温燃料电池组合,发电效率可达到70%,结合热电联产系统效率可达80%,相比传统煤电、天然气发电45%~50%的综合效率提高35%~40%。
2.5降低污染物排放
美国能源部的研究课题表明,燃料电池发电系统比燃煤、燃气发电系统少排放75%~90%的氮氧化物、75%~80%的颗粒物(PM)。
2.6 H2@Scale计划
H2@Scale是美国能源部(DOE)的一项倡议,将利益相关者聚集在一起,促进可负担得起的氢气生产、运输、储存和利用,增加多个能源部门的收入。通过政府资助将国家实验室和工业界以项目形式整合在一起共同合作,以加快适用氢技术的早期研究、开发和示范。H2@Scale联盟促进了工业界和学术界合作,利用国家实验室世界级的研发能力,依赖私营部门进行至关重要的示范。
通过示范使尖端技术集成到现有系统中、验证未来部署的商业可行性,并指导未来的研发计划。美国目前生产超过1100万吨氢气,占全球供应量的1/6,主要用于炼油和化肥工业。大型基础设施包括超过1600英里的氢气管道、不断增长的加氢站和数千吨的地下储存洞穴。H2@Scale计划中氢能的地位与日本的氢能战略类似,把氢能作为一种重要的二次能源,氢能与电能之间可以相互转化。通过利用电解槽在发电量超过负荷时生产氢气,可以减少可再生能源的浪费,并有助于电网的稳定。从现有基本负荷(如核能)中产生的氢气也可以储存、分配,并用作多种用途的燃料。这些应用包括运输、固定动力、工艺或建筑用热,以及工业部门,如钢铁制造、氨生产和石油炼制。
3燃料电池商业化推广现状
截至2017年,在世界范围内共有超过70000台、共计650兆瓦燃料电池处于商业运行状态,其中移动领域应用占比接近70%,非移动领域应用占比30%,相关营收超过20亿美元。
截至2018年10月,美国共出售或者租赁超过6200辆燃料电池乘用车,包括丰田Mirai、本田Clarity、现代Tucson;建成39个加氢站;商业应用超过23000辆燃料电池叉车;商业化普及超过240兆瓦燃料电池备用电源,遍及美国40个州;FedEx、UPS在试用燃料电池快递车;多家公司试验运行共33辆燃料电池巴士,其中最长行驶里程已经超过50万公里。
3.1燃料电池备用电源应用现状
截至2017年底,据美国DOE统计数据显示,全美共销售8400套燃料电池备用电源,其中900套获得美国DOE经费支持,其他7500套未获支持。燃料电池将天然气转换成电能供大型超市、数据中心、生产企业及其他工商设施使用,能源转化效率从传统发电的30%~40%提高到60%~65%,加上热能利用可达90%,极大地减少了污染物排放,同时还减排二氧化碳。相较美国某些州的电网供电电费,使用燃料电池供电可节省一部分费用。
BloomEnergy是美国燃料电池发电的领军企业,其燃料电池成本2016年第一季度为5086美元/千瓦时,2018年第一季度降至3855美元/千瓦时;而其安装成本也从同期的1280美元/千瓦时降至526美元/千瓦时。
家得宝2014年在加利福尼亚试用安装第一套200千瓦的燃料电池备用电源。验证了其经济性后,到2016年底为其140家连锁超市都安装了燃料电池系统,并准备将全部170家店都安装上燃料电池备用电源。家得宝的首席财务官CarolTome曾披露:“使用燃料电池发电比从电网取电节省15%~20%的费用,同时减排大量二氧化碳。”
沃尔玛在加利福尼亚、新泽西的60家超市安装了燃料电池备用电源,用电规模按其单店用电量40%~60%确定,保障在电网断电时冷柜、照明系统、收款机可继续工作,不至于致使食物腐败,并在恶劣天气情况下继续为顾客服务,且使用燃料电池供电价格低于从电网取电价格。
JohnsonJohnson于2015年安装了1台500千瓦BloomEnergy燃料电池电源,经其测算20年的运转周期将总共节省1000万美元的费用,每年减排130万磅二氧化碳;Medtronic公司的报告显示,其安装的400千瓦燃料电池电源每年可节省电费230万美元,每年减排100万磅二氧化碳;Ratkovich公司的报告显示,其安装的500千瓦燃料电池电源每年可节省电费20万美元;JuniperNetworks公司的报告显示,其安装的1兆瓦燃料电池电源配合300千瓦太阳能电池每年可节省电费12万美元,每年减排270万磅二氧化碳。
3.2燃料电池叉车推广情况
据美国能源部2016年5月统计显示,2008年美国氢燃料电池叉车数量在500辆左右,到2016年,美国26个州的氢燃料电池叉车数量已经超过11000辆,年复合增速高达56%。而截至2017年底,统计数据显示全美共销售21838台燃料电池叉车,其中713台获得美国DOE经费支持,其他21125台并未获得DOE经费支持。713台燃料电池叉车共获得DOE970万美元经费支持。
目前在美国使用燃料电池叉车的公司包括但不限于亚马逊、宜家、宝马、可口可乐、奔驰、尼桑、联邦快递及一批食品公司,仅沃尔玛在其北美的19个配送中心就配备了3000辆燃料电池叉车。PlugPower、NuveraFuelCells和OorjaProtonics,Hydrogenics及H2Logic提供了绝大多数的燃料电池叉车。
亚马逊在2014年采购了535辆氢燃料电池叉车,在证明其成本效益的合理性后,于2017年4月收购了美国燃料电池制造商PlugPower23%的股权。除此之外,亚马逊为其11个大型仓库配备氢燃料电池叉车。2021年1月,电池巨头SK集团与旗下天然气子公司SKE&S各出资8000亿韩元,共约合13亿美元,收购PlugPower9.9%的股份。短短几年间PlugPower公司市值升值50倍。
相较内燃机叉车,氢燃料电池叉车没有任何污染物排放,因此广受食品工业青睐,更多被用于室内作业。相较电池叉车,氢燃料电池叉车可节省充电的时间和空间,并在整个轮班期间全功率运行,在冷藏仓库环境中运行时不会出现任何电压骤降的情况,从而提高运营效率和节省成本。
美国国家实验室(NREL)对动力电池叉车和燃料电池叉车的总运行成本进行了评估,包括电池和燃料电池系统的购置成本、支持基础设施的成本、维护成本、仓库空间成本和劳动力成本。考虑到所有这些成本,NREL发现燃料电池叉车的总体拥有成本比同类动力电池叉车要低。
燃料电池叉车的样本约60台,每天工作2~3班,每周6~7天。NREL发现,对于用于多班作业的Ⅰ类和Ⅱ类叉车,燃料电池可将总体拥有成本降低10%,从每辆叉车每年19700美元降至每辆叉车每年17800美元。三级叉车的拥有成本可降低5%,从每年12400美元降至每年11700美元。NREL的评估仅限于考虑电池和燃料电池叉车的拥有和运行成本,未评估燃料电池叉车提高生产力的潜在效益。
通过NRTL的敏感性分析,只要燃料电池叉车车队的数量足够大(敏感性分析中燃料电池叉车台数为30~100台)、多班次工作,燃料电池叉车的总操作费用会低于动力电池叉车。PLUGPOWER公司测算,对于拥有超过90辆二级叉车的客户,5年预计节省成本超过40万美元。
PLUGPOWER公司建设的加氢设施主要配合燃料电池叉车使用,建设在配送中心、工厂等厂房内,加注压力350千克,操作温度0~40 ,加注1台叉车耗时1分钟,与美国、日本通常建设的车用加氢设施有所区别。
3.3燃料电池乘用车及加氢站情况普及情况
美国的加氢站主要集中在加州地区和美国东北部地区,东北部地区项目由美国液化空气集团和丰田公司推动和主导,加州地区参与建设加氢站的企业包括空气产品公司、Shell、Linde、丰田、本田等公司。全美目前已投运加氢站39座,计划到2025年建成200座,2030年建成1000座。
截至2018年底,在美共销售Mirai、Clarity、TucsonFuelCellSUV共计6200辆。除丰田、本田、现代已有燃料电池车商业化推广外,奔驰最新推出了GLCF–Cell燃料电池车,宝马、奥迪、通用等企业也有燃料电池合作研发计划。
3.4燃料电池巴士试验运行结果
DOE于2012年制定的2016年燃料电池巴士技术预期指标及终极目标见表1。33辆试验运行的燃料电池巴士中,ACTransit公司的13辆由UTCPOWER公司提供燃料电池系统,Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA公司的12辆由Ballard公司提供燃料电池系统。根据统计,截至2018年2月28日,最好的1辆车运行总时长超过27330小时,超过DOE终极目标;12辆ACTransit运营车辆平均运行时长19000小时,达到了2016年预期目标值。ACTransit公司车辆从2006年开始逐步投入试验,试验结果基本达到预期;Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA等公司从2015年逐步投入车辆试验运行,周期较短,未达到验证燃料电池寿命的时限。
3.5燃料电池货车及商用车测试情况
丰田2017年推出第一代燃料电池卡车Alpha,在长滩和洛杉矶港口进行了近1万英里的测试和拖曳操作;2018年8月推出了第二代燃料电池卡车Beta,续航增加50%。Kenworth、Scania、Asko等传统卡车制造商在DOE、挪威政府科研资助下开展了氢燃料电池卡车的研发。PowerCell是一家低温质子交换膜电堆开发、制造及零售商,开发和生产世界顶级能量密度的固定和移动应用的燃料电堆,开发的100千瓦S3燃料电池供欧洲运输企业制造燃料电池卡车。Nikola为美国电动 汽车 制造商,宣称其制造的燃料电池卡车2020年正式上路测试,2022年正式上市销售,单价40万美元;通过其官方推特宣称已获得80亿美元的预订单,并计划与挪威NelHydrogen公司合作,2018年开始在全美陆续建设364个加氢站,并在2019年末陆续向公众开放,到2028年将累计达到700座。FedEx和UPS都在DOE的资助下开展燃料电池快递车辆运行试验。
4结论
1)美国高度重视氢能及燃料电池产业的发展,视氢能为未来不可或缺的、仅次于电能的重要二次能源,在未来的工业、交通运输、电网储能、供热发电等领域都将占有相当的比重。
2)美国在燃料电池领域开展了长期、深入、全面的技术研发以及工业验证实验。美国从20世纪70年代就开展了氢能相关领域的研究工作,在制氢、储氢、输氢、燃料电池、储能、相关安全环保事项、相关标准等领域技术储备雄厚。在燃料电池发电、燃料电池叉车、燃料电池商用车、燃料电池巴士、燃料电池载重货车等领域进行了长期的工业验证实验。
3)美国商业化推广燃料电池态度是积极的,方式是慎重而稳妥的。在有充分的技术储备后,美国政府仅利用少量的补贴进行了市场引导用于商业初期验证实验,实践证明这部分技术已经具备市场竞争力,有望看到未来美国在燃料电池领域取得更长足的进步,获得更多更广泛的应用。
4)燃料电池技术是保障国家能源安全重要的技术手段。氢能可有效整合多种化石能源和可再生能源,加大可再生能源部署、提高能源自给率、有效降低原油消耗,为 社会 提供一种环保、高效的能源,对保障国家能源安全具有重要意义。
5)氢能是可以安全部署和利用的。几万台氢燃料电池叉车十几年的安全运行经验,十几台氢燃料电池巴士上百万公里的运行试验,证明了氢气是可以被安全、高效利用的。
6)固定地点或固定线路、高运营负荷的的燃料电池应用场景更适用于氢能产业的初步推广。对比美国和日本的实践,美国的模式是1个加氢站服务1个物流中心数十台、数百台燃料电池叉车,制氢售氢企业和燃料电池用户的初始投资不高,而数十台满负荷运行的燃料电池叉车就可以平衡1个35兆帕加氢站的投资收益,制氢售氢企业和燃料电池应用企业的投资回报合理,产品在没有补贴的情况下得到迅速推广;而日本在本州岛大量建设加氢站,由于初期氢燃料电池乘用车售价较高、数量不足,平均每个站1天只服务几台车,制氢售氢企业处于全面亏损状态,同时由于加氢站的密度不够、使用不便,用户没有经济收益,一般用户也不愿意选择氢燃料电池乘用车替代燃油乘用车。燃料电池乘用车的继续推广需要制氢售氢企业坚定战略方向,等待燃料电池成本下降,燃料电池乘用车得到普及。
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不只于氢能汽车,盘点2019年国内外氢能应用最新突破
自2015年丰田推出氢燃料电池汽车Mirai后,氢能再一次进入公众视野。在氢能的应用方面,根据普氏能源(Platts Analytics)数据,2019年的氢气用途主要用于精炼(3850万吨)与制氨(3330万吨),还有475万吨用于其他用途,市场总需求共约7600万吨。
除开传统的精炼与制氨用途,目前无论国际还是国内,均以氢燃料电池为主要的表现形式,其中又以氢燃料电池汽车为落地应用,因此造成了“提氢能必提氢燃料电池汽车”的现象。国内各地发展氢能产业,也基本以氢燃料电池汽车作为载体,示范应用几乎全部都是氢燃料电池汽车。
氢能的应用十分广泛,可以大规模用于电力、石化、航空、航天、航海、石化、工业气体等等各种领域,是一个没有上限的产业,不应该只给民众留下一个“汽车”的单调印象。
氢云链整理了2019国内外在氢能应用上取得的应用突破,并简要介绍国外的氢能应用发展案例,希望能够展现一个丰富多彩的氢能社会和氢能经济。首先是国内方面的应用。
储能电站
氢燃料电池与电力行业有天然的密切联系。储能项目近年来成为电网建设的热门方向,但国内已经建成或在建的电化学储能项目几乎都是基于锂离子电池体系,燃料电池的身影并不常见,大容量氢燃料电池储能项目更是在2019年才实现了突破。
2019年8月,安徽省六安市1MW分布式氢能综合利用站电网调峰示范项目在金安经济开发区成功签约。该氢能源储能项目由国网安徽综合能源服务有限公司投资建设,六安明天氢能公司合建,总投资5000万元,占地10亩。该项目主要建设1MW分布式氢能综合利用站,是国内第一个兆瓦级氢能源储能电站。
氢能电站项目是电网调峰的新模式,是能源综合利用的新途径,对氢能产业和能源互联网的发展均有重要意义,已被国家电网列入2019年科技项目指南,在全国具有典型的示范宣传效应。
氢能自行车
共享模式有利于扩大产品应用规模,并同时降低消费者的体验成本。国内有厂商根据氢燃料电池目前成本高的特点,将共享经济模式使用在了氢能产业上,尝试通过共享氢能自行车推广氢能应用。
2019年10月,永安行正式推出氢能助力自行车。永安行氢能源助力自行车全车30公斤左右,续航总里程目前是60公里,未来将达到100公里,氢燃料加气3分钟左右完成。
12月20日,永安行科技股份有限公司正式向部分体验者开放共享氢燃料电池助力车,据永安行介绍,这也是全球首款氢燃料电池助力车。
氢能摩托车
有自行车自然就有摩托车。2019年4月,摩托车巨头宗申动力广州氢能与燃料电池及加氢站设备展览会上展出了一款氢燃料电池摩托车发动机,但并未展出整车产品。截止目前,宗申动力仍未推出燃料电池摩托车整车产品
此外,在2020年1月,安徽省淮北市伯化氢能也推出了“氢风侠”氢能摩托车。在具体参数方面,最大功率800W,最高时速60km/h,加满氢气可以续航100公里,充满氢气只需15分钟,若采取换瓶方式,更换一个氢气罐只需30秒!
现氢能动力船舶
航运有典型长途、重载的特征,在船舶电动化上,氢能有独到的应用优势。近年来,国际上正在逐步加大对氢燃料电池船舶的应用研究
2019年12月,中船集团在展台举行了全国首台500KW级船用氢燃料电池系统的首发仪式。据负责研发的武汉船用电力推进装置研究所相关负责人介绍,该系统由船用燃料电池发电模块、船用燃料电池监控装置、船用有机液体制氢装置组成,每升有机液体可制氢50-80克、可靠性好、集成度高、补给便捷,适用于各类船型,补给时间小于1小时,可续航200-500公里。
“与储能量同样10MWh的锂电池方案相比,船用氢燃料电池系统的重量从100吨减至30吨,占地面积从300平方米减至50平方米,补给时间从4-8小时缩短至1小时,而成本基本持平。”该负责人在首发仪式上透露,以船长21米、航速8节、储能380KWh的新疆天池游船为例,采用该系统后续航力可达4小时。
氢能炼钢
2019年蒂森克虏伯启动了全球第一例氢能炼钢实践项目,标志着钢铁产业步入了新的时代。国内的宝武集团、河钢集团、酒钢集团等钢铁企业在2019年都发布了氢能炼钢相关的规划,其中以宝武集团的“核能制氢+氢能冶金”最为令人瞩目,据了解,宝武集团已经初步确定了氢能炼钢的选址,不久将开展氢能炼钢的实践。
此外,河钢集团与特诺恩集团签订协议,携手发展氢能冶金,酒钢集团则成立了氢冶金研究院。国内氢能冶金领域将紧跟国际步伐。
氢能轨道车
11月29日,世界首条商业运营氢能源有轨电车——高明氢能源有轨电车上线仪式举行。据介绍,有轨电车的最高运行时速为70公里,最大载客量可达360人。线路初期配备了5辆有轨电车,车辆为100%低地板的现代有轨电车,车辆的续航能力能达到100公里。此外,有轨电车每侧设置6个双开门,每列车安装6个储气瓶,储氢瓶额定工作压力为35MPa,储氢量为20千克。
天然掺氢
9月30日,国家电投2019年重点项目--朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程圆满完工。该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目,通过验证电力制氢和氢气流量随动定比掺混、天然气管道材料与氢气相容性分析、掺氢天然气多元化应用等技术的成熟性、可靠性和稳定性,达到全面验证示范氢气"制取-储运-掺混-综合利用"产业链关键技术的目的,打破国外技术垄断,填补国内天然气管道掺氢规范和标准的空白。
氢能叉车
目前最大规模的移动燃料电池应用,并非乘用车、也并非客车或卡车,而是叉车。在美国,有超过2.6万台燃料电池叉车正在安全地运营,而国内在燃料电池叉车上仅有极少数的样品,市场上的产品更是空白。
2019年11月,清大股份与深圳汽航院在高交会场签订了战略合作框架协议。根据协议双方将在新能源智能汽车领域的战略研究、技术需求、协同研发等方面展开深入合作,并成立全国首个“燃料电池智能叉车联合创新中心”。该中心将汇聚国内外高端燃料电池智能叉车产业创新资源、产业资源,率先打造中国首款燃料电池智能叉车。
氢医疗仪器
氢医学研究已经越来越得到医疗领域关注,至今全世界发表的有关氢医学论文已超过13000多篇,已成为最有应用前景的先进医疗手段,日本厚生省在2016年已经认定氢医疗为先进的医疗手段B类进入医疗体系。
在 CMEF 2019上,展出了一台“氢氧气雾化机”,该设备将纯水电解产生氢氧混合气供人体吸入,对各类慢性疾病的防治具有辅助作用,改善人们的健康状况。
“这是一台世界首创的氢氧气雾化机,具有体积小、产气量大的优势。氢分子医学落地到临床作为呼吸设备是中国人首先提出的,希望能够进入千家万户,为老百姓的健康事业作出贡献。” 设备厂商工作人员这样说道。
目前,氢氧雾化机已经获得三类医疗器械批号,具备了在医疗机构也就是在医院中给住院患者使用的资格,并在武汉抗击新型冠状病毒肺炎的战役上提供了支援。
除了上述的国内氢能方面的应用之外,在国外氢能应用也非常广泛,具体详情如下:
电动汽车充电器
2019年底,英国AFC公司推出世界上第一款基于氢燃料电池技术的电动汽车燃料电池(EVFC)充电器CH2ARGE。该方案将燃料电池产生的能量传输到EV充电器的逆变器,通过燃料电池将储存在现场储罐中的氢气用于为40kW电池充电,并将能量输送到电动车辆。
家用氢能锅炉
日本的家用天然气燃料电池锅炉已经应用多年,但家用氢能锅炉却迟迟未能投入使用。
2019年6月25日,世界上第一台氢动力家用锅炉将在荷兰Rozenburg的现实生活中投入运行。该锅炉由BDR Thermea集团开发,BDR是智能热舒适解决方案的领先制造商,其愿景是开发和生产几乎不含二氧化碳(CO2)排放的加热解决方案。
燃油加氢
在全球排放政策日趋严格的情况下,如何帮助存量庞大的内燃机减排成为迫在眉睫的问题,市场上出现了甲醇、生物乙醇等替代燃料解决方案,但由于各种原因,其推广情况并不十分理想。2019年,福特又退出了一个新的替代燃料方案,即使用加氢处理的植物油(HVO,Hydrotreated Vegetable Oils)。 目前,福特已经批准在欧洲一些全顺面包车中使用加氢处理的植物油(HVO)。
液氢运输船
12月11日,日本川崎重工发布消息称,全球首艘液氢运输船从该公司位于日本神户港的船厂下水。这是世界上第一艘运输液化氢的海上运输船,其技术将极大地扩大绿色能源的货运能力。该运输船命名为“SUISO FRONTIER”。全长116米,总吨位约8000吨。计划2020年秋季前后竣工。
海上风电制氢
基于Q13a平台的PosHYdon项目是世界上第一个海上风电制氢项目,由荷兰多家企业、机构共同承担,以促进减排事业,在北海建立新的能源模式。Nepture Energy的Q13a平台是荷兰北海首座完全电气化的油气平台,在PosHYdon项目中将被改造为制氢平台。集装箱式的制氢设备体积很小,绝大多数海上平台都可以容纳。目前阶段,平台电力暂时由陆地上的电网通过海缆连接供应(并按波动的海上风电发电量来模拟),未来将改由附近的海上风电场供应。
氢能小区
丰田汽车在即将开幕的2020年国际消费电子展(CES)前夕表示,丰田汽车公司将在日本富士山脚下建造一座175英亩的氢燃料电池来建造一座“未来之城”。该开发项目将在一个封闭的工厂现场建造,称为“编织城市”(Woven City)。 建筑物将主要由木材制成,将使用传统的日本木工结合机器人生产,屋顶将被光伏板覆盖,以产生氢能和氢燃料电池产生的电能。
于此同时,工程咨询公司Arcadis,概念开发商LiveFree和Hoogeveen市政府宣布建设荷兰的第一个以氢气为基础能源的住宅区:范德文庭院(Van der Veen)。这个小区的16栋建筑将配备太阳能电池板,低温供暖系统和储氢罐。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
日本氢燃料电池巴士已经研发出来了吗?日本政府正和大型制造企业一起发展“氢能社会”,从巴士到普通家庭所用能源都将供应氢。
丰田“SORA”氢燃料电池巴士3月成为日本首款获得车型认证的燃料电池客车,计划在2020年东京奥运会前销售超过100辆。
丰田公司4月20日在东京展示氢燃料电池巴士。
丰田公司首席工程师権藤宪治说,100辆虽然不多, 但希望通过它们在东京街道上行驶,让人们感受到先进技术。
権藤说,“SORA”采用为燃料电池车“MIRAI”(未来)开发的丰田燃料电池系统,利用电解水的逆反应,产生电能的同时只排放水,环保性能出色,为乘客带来安静舒适的乘车体验。这种车充氢15分钟可续航约200公里,遭遇自然灾害时还能充当小型发电站。
権藤宪治在“SORA”巴士内介绍情况。
丰田公司今年3月在元町工厂投入20辆FC叉车,新建叉车专用加氢站。眼下丰田在元町工厂投入的FC叉车达到22辆。
丰田计划到2020年左右向元町工厂投入约180辆FC叉车,其他工厂也将大力引进该车型。
来源: 新华国际
氢能源对日本很重要吗?日本政府曾表示,氢是解决能源安全保障和全球变暖问题的“王牌”,强调日本率先实现“氢能社会”的重要性。
“氢能社会”指将氢能作为燃料广泛应用于社会日常生活和经济活动中,与电力、热力共同构成二次能源的三大支柱。
日本工作人员给氢燃料电池叉车充氢。
根据这一战略目标,日本经济产业省在2014年所定“氢能与燃料电池战略路线图”中提出实现“氢能社会”目标分三步走的发展路线图:到2025年要加速推广和普及氢能利用的市场;到2030年要建立大规模氢能供给体系并实现氢燃料发电;到2040年要完成零碳氢燃料供给体系建设。
共建“日本氢站有限责任公司”的日企代表3月5日在东京出席新闻发布会。这家新公司计划到2021财年完成约80座加氢站建设。
基于此路线图、氢燃料发电研究报告和零碳氢燃料研究报告等一系列研究成果,日本政府去年12月发布“氢能源基本战略”。
该战略包括两大目标,一是实现能源供给多元化以提高能源自给率;二是削减二氧化碳排放以完成日本自主减排目标。
此战略的目标还包括未来通过技术革新等手段把氢能源发电成本降低至与液化天然气发电成本相同的水平。
为了推广氢能源发电,日本政府还将重点推进可大量生产、运输氢的全球性供应链建设。
可见,日本欲在全球率先实现“氢能社会”,实现低碳社会发展目标和寻求日本经济新的增长点,并力图主导和引领全球新能源技术发展。
日本政府希望借助2020东京奥运会和残奥会来展示其“氢能社会”成果,向奥运场馆、奥运村和交通工具等提供氢能源。
来源: 新华国际
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