鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1246次 | 2021年10月19日
博世:氫與燃料動(dòng)力電池成為未來交通關(guān)鍵的七個(gè)原因
電動(dòng)汽車的發(fā)展速度越來越快。這是減少交通業(yè)二氧化碳排放的一個(gè)重要因素。
但是,僅僅使用電池電力驅(qū)動(dòng)40噸的重型卡車進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性如何呢?考慮到電池重量、充電時(shí)長(zhǎng)和目前技術(shù)上的限制,純電池動(dòng)力系統(tǒng)并不是重型卡車的首選。
然而,在不久的將來,即使是40噸重的卡車也能在全電動(dòng)模式下行駛1000多公里,實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于燃料動(dòng)力鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)。當(dāng)使用可再生能源生產(chǎn)的氫作為動(dòng)力時(shí),這種動(dòng)力系統(tǒng)使貨物和商品的運(yùn)輸能夠與氣候保持中立。
博世正朝著這個(gè)方向邁出第一步,重要專注于卡車燃料動(dòng)力鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā),公司計(jì)劃在2022-2023年開始生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。一旦它們?cè)诳ㄜ囶I(lǐng)域站穩(wěn)腳跟,博世的燃料動(dòng)力鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)就會(huì)越來越多的進(jìn)入乘用車領(lǐng)域——理所當(dāng)然地使它們成為未來動(dòng)力系統(tǒng)組合中不可分割的一部分。
燃料動(dòng)力鋰電池和氫將成為未來交通關(guān)鍵組成部分的七個(gè)原因:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1)氣候中立
在燃料動(dòng)力鋰電池中,氫氣(H2)與周圍空氣中的氧氣(O2)發(fā)生反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)釋放的能量被轉(zhuǎn)換成電能,用于驅(qū)動(dòng)。熱和純水(H2O)是這種反應(yīng)的其他產(chǎn)物。氫是通過電解得到的,在電解過程中,水在電的用途下被分離成氫和氧。利用可再生能源電力可以使燃料動(dòng)力鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)氣候完全不出現(xiàn)影響。特別是有關(guān)大型、重型汽車,假如將生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)和處置過程中的二氧化碳排放加起來,燃料動(dòng)力鋰電池比純電池驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)擁有更好的碳足跡。除了氫燃料瓶之外,燃料動(dòng)力鋰電池汽車還要一個(gè)小得多的緩沖儲(chǔ)能電池。這大大減少了它們?cè)谏a(chǎn)過程中的碳足跡。博世動(dòng)力系統(tǒng)解決方法部門的總裁UweGackstatter博士解釋說:“燃料動(dòng)力鋰電池的優(yōu)勢(shì)在那些電池-電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不太突出的領(lǐng)域真正發(fā)揮了用途。這意味著燃料動(dòng)力鋰電池和電池之間沒有競(jìng)爭(zhēng);相反,它們完美地互補(bǔ)?!?/p>
2)潛在的應(yīng)用
氫的能量密度很高。一公斤氫氣所含的能量相當(dāng)于3.3升柴油所含的能量。要行駛100公里,一輛客車只要大約1公斤氫氣;而一輛40噸的卡車要7公斤重的氫氣。與柴油或汽油相同,只需幾分鐘就能裝滿一個(gè)空的氫氣罐,然后繼續(xù)行駛。Gackstatter總結(jié)了燃料動(dòng)力鋰電池的優(yōu)點(diǎn),他說:“燃料動(dòng)力鋰電池是每天要運(yùn)輸大負(fù)荷的車輛的首選?!痹跉W盟資助的H2Haul項(xiàng)目中,博世目前正與其他公司合作,建立一個(gè)小型燃料動(dòng)力鋰電池卡車車隊(duì),并將其投入使用。除了移動(dòng)應(yīng)用之外,博世還在利用固體氧化物燃料動(dòng)力鋰電池(SOFC)技術(shù)開發(fā)用于固定式應(yīng)用的燃料動(dòng)力鋰電池堆。它們的用途之一是在城市、數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車充電站作為小型分布式電源。假如要實(shí)現(xiàn)巴黎氣候行動(dòng)的目標(biāo),未來氫不僅要為汽車和商用車輛供應(yīng)動(dòng)力,還要為火車、飛機(jī)和船舶供應(yīng)動(dòng)力。能源和鋼鐵行業(yè)也正在計(jì)劃利用氫氣。
3)效率
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
動(dòng)力系統(tǒng)的生態(tài)友好性和盈利能力的一個(gè)決定性因素是它的效率。燃料動(dòng)力鋰電池汽車在這一比例上比內(nèi)燃機(jī)汽車高出約四分之一。采用制動(dòng)回收可以進(jìn)一步提高效率。電池電動(dòng)汽車的效率更高,這種汽車可以直接將電力儲(chǔ)存在汽車中并用于推進(jìn)。然而,由于能源生產(chǎn)和能源需求并不總是在時(shí)間和地點(diǎn)上一致,來自風(fēng)能和太陽能發(fā)電站的電力往往得不到利用,因?yàn)檎也坏较M(fèi)者,也無法儲(chǔ)存。這就是氫可以發(fā)揮其特性的地方。多余的電力可以以分散的方式生產(chǎn),為靈活的儲(chǔ)存和運(yùn)輸做好準(zhǔn)備。
4)成本
隨著生產(chǎn)量力的擴(kuò)大和可再生能源發(fā)電價(jià)格的下降,綠色氫的成本將大幅下降。由90多家國(guó)際公司組成的氫能委員會(huì)預(yù)計(jì),許多氫能應(yīng)用的成本在未來10年內(nèi)將下降一半,使其具有與其他技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的能力。目前,博世正與初創(chuàng)公司Powercell合作開發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池的核心組件,并準(zhǔn)備投入市場(chǎng),隨后將投入規(guī)?;a(chǎn)。其目標(biāo)是以低成本制造出高性能的解決方法。“從中期來看,使用燃料動(dòng)力鋰電池的汽車不會(huì)比使用傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的汽車貴,”Gackstatter說。
5)基礎(chǔ)設(shè)施
今天,加氫站網(wǎng)絡(luò)還沒有完全覆蓋,但歐洲大約有180個(gè)加氫站,已經(jīng)足夠支持一些重要的運(yùn)輸路線。許多國(guó)家的公司正在合作推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)張,并且可以得到國(guó)家補(bǔ)貼的支持。在德國(guó),政客們也認(rèn)識(shí)到氫在經(jīng)濟(jì)脫碳中的重要用途,并將其納入國(guó)家氫戰(zhàn)略。例如,到2020年年底,H2Mobility合資公司將在德國(guó)建立大約100個(gè)公共加氫站,而歐盟資助的H2Haul項(xiàng)目不僅是在卡車領(lǐng)域,其計(jì)劃也包括了加氫站的運(yùn)作。日本、我國(guó)和韓國(guó)也有全面的支持項(xiàng)目。
6)安全
在汽車中使用氣態(tài)氫是安全的,并不比其他汽車燃料或電池更危險(xiǎn)。氫氣罐不會(huì)新增爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。確實(shí),氫氣與氧氣結(jié)合燃燒,兩者的混合物超過一定的比例就會(huì)爆炸。但氫比空氣輕14倍,因此極易發(fā)散。例如,任何從汽車中逸出的氫氣上升速度都會(huì)比它與周圍氧氣混合的速度快。2003年,在一次美國(guó)的研究人員對(duì)一輛燃料動(dòng)力鋰電池汽車進(jìn)行的火災(zāi)測(cè)試中,發(fā)生了一次閃燃,但它很快就熄滅了。車輛基本上未受損壞。
7)時(shí)機(jī)
氫氣生產(chǎn)是一種經(jīng)過驗(yàn)證且技術(shù)上相對(duì)簡(jiǎn)單的過程。這意味著可以迅速提高產(chǎn)量以滿足更高的需求。此外,燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)也已日趨成熟,現(xiàn)在已經(jīng)可以滿足商業(yè)化和更廣泛的使用。根據(jù)氫氣委員會(huì)的說法,只要有足夠的投資和政治意愿,氫經(jīng)濟(jì)將在未來十年變得有競(jìng)爭(zhēng)力。“現(xiàn)在是進(jìn)入氫能源經(jīng)濟(jì)的時(shí)候了,”Gackstatter說。
(原文來自:Bosch我國(guó)新能源網(wǎng)綜合)