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赵福全对话余卓平:燃料电池应和纯电动互为弥
 Time2018-12-27

  对话嘉宾:余卓平,同济大学校长助理、新能源汽车与动力系统国度工程尝试室主任

  在汽车上利用氢气与利用汽油比拟,前者的平安性并不比后者差,车辆运转过程中是可以或许确保氢气平安利用的。真如果发生泄露变乱,汽油是洋溢性的,很是危险,而氢气不是如许。

  燃料电池汽车和纯电动汽车并不是合作关系,而是互为弥补。在中小型乘用车对峙以纯电动为新能源汽车成长标的目的的同时,大型商用车范畴完全能够优先成长燃料电池汽车。

  在二次能源布局里,氢能是能够和电能构成天然互补的能源载体。中国的可再生能源很丰硕,此刻的问题在于电能的储存很坚苦,导致良多洁净的光电和风电都白白华侈了,而氢气恰好长短常好的储能载体。

  氢气有时候不是作为能源、而是作为化工品被对待,这是全世界的遍及情况,在中国更为凸起。按照此刻的律例尺度,氢气只能在化工区利用,由于它被归类于危险化工品。

  第一,中国能源需求正在持续快速增加。跟着国民经济的成长和糊口程度的提拔,中国的能源需求将不竭增加,亟需缓解保守能源压力,以新的能源形式补足缺口;第二,中国当前的能源布局是以煤为主,布局过于单一,并且面对高碳压力。

  目前加氢手艺和加氢站扶植手艺都曾经成熟,可是加氢站的尺度规范还不健全。我国只要在国度计谋层面上明白氢气的能源定位,才能在律例和尺度系统扶植层面上有所成长和冲破,从而最终处理加氢站扶植的难题。

  赵福全:凤凰汽车的列位网友,大师好!接待来到凤凰汽车“赵福全研究院”高端对话栏目。我是本栏目标掌管人、清华大学汽车财产与手艺计谋研究院院长赵福全。今天我们很是侥幸地请到了同济大学校长助理、新能源汽车与动力系统国度工程尝试室主任余卓平传授。余教员,请和网友们打个招待。

  赵福全:余教员,您处置新能源汽车相关研究工作已有20余年,是中国新能源汽车成长的亲历者和参与者,也是本范畴次要的学者之一。出格值得一提的是,您在同济大学辅助其时担任校长、后来担任科技部部长的万钢(现任中国科学手艺协会主席),间接参与了良多主要的国度新能源项目,能够说为中国新能源汽车的成长做出了庞大的贡献。

  良多人认为新能源汽车就是指纯电动汽车,现实上中国把纯电动汽车、燃料电池汽车以及插电式夹杂动力汽车都定义为新能源汽车。今天次要想和您谈谈燃料电池汽车。燃料电池汽车从之前的很少有人问津到此刻的备受关心,财产热度正在不竭升温。那么,燃料电池汽车事实是如何一种产物?请您和网友做个简单的科普,给大师引见一下燃料电池汽车的根基工作道理。

  余卓平:素质上,燃料电池与我们此刻电动车上利用的动力电池完全分歧。常规的动力电池可以或许把电能储具有此中,利用的时候再把电能释放出来。而燃料电池现实上相当于是一个发电机,其工作道理是电解水的逆过程。电解水是把水中的氢元素和氧元素分化开,这个化学反映是可逆的。若是让氢气和氧气发生化合反映生成水,在反映过程中就会发生电子流动从而构成电流,燃料电池就是如许一个发电安装。简单来说,燃料电池的工作道理就是将氢气作为燃料,与空气里的氧发生化学反映,进行发电。从概念上讲,氢气和燃料电池的关系就像煤炭和燃气轮机、石油和策动机的关系。

  燃料电池的一大长处是其环保特征。现实上,全球能源成长的总体趋向就是一个“减碳加氢”的过程——能源载体从柴草到煤炭、到汽柴油、再到天然气,能够看到这些能源载体中的碳元素越来越少,氢元素越来越多。此刻全球都在努力于低碳成长,但目前所利用的次要能源的含碳量仍然遍及较高。按照“减碳加氢”的理念,良多人认为氢气是将来的终极能源。需要留意的是,这不是指将来全球只用氢能源,而是从“脱碳”的角度来讲,“脱碳”到极致就没有碳元素,只剩下氢元素了,也就是说氢气代表着“脱碳加氢”的极致形态。

  赵福全:您谈到燃料电池的工作道理是氢气和氧气发生化学反映,发生电流而输出电能。那么作为动力系统,燃料电池的布局是如何的?动力输出是若何实现的呢?

  余卓平:燃料电池与策动机工作道理纷歧样,不外在布局上又有良多雷同的处所。策动机是一个完整的动力安装,燃油在策动机内燃烧,发生爆炸力鞭策活塞和连杆运转,将力转化成扭矩。而燃料电池不是一个完整的动力系统,它只是一个发电机。当燃料电池作为汽车动力源的时候,还需要电动机的共同,由电动机把电能变成扭矩。秒速赛车开奖直播也就是说,燃料电池加上电动机,才是一个完整的动力安装。

  在汽车业内,我们常说燃料电池和策动机很像,以至把它称为“燃料电池策动机”。有些人不睬解,说燃料电池明明是发电机,为什么叫“燃料电池策动机”?这是由于在车辆工程范畴的“燃料电池”,指的就是由燃料电池和电机组合而成的动力系统,从整个系统看,它确实相当于策动机。

  其实,策动机在素质上也是一个化学反映的安装,除了发生能量的燃烧室以外,还有空气供给系统、燃料系统、热办理系统等。而在燃料电池里也有雷同的这三套系统,燃料电池也需要燃料系统,分歧的是它的燃料是氢气而不是燃油;同时也需要有空气供给系统,不只是进气,秒速赛车彩票平台燃料电池也会排放尾气,分歧的是排放出来的气体远比策动机尾气洁净;此外也一样需要热办理系统。所以从车用动力源的角度来看,燃料电池和保守策动机比拟,除了燃烧和发电的环节纷歧样,其他部门根基分歧。

  赵福全:您适才提到燃料电池时,老是限制于氢燃料电池,为什么必然要把“氢”和“燃料电池”绑定呢?燃料电池不克不及利用其他品种的燃料吗?

  余卓平:燃料电池的属性与所利用的燃料亲近相关,车用燃料电池的次要能源就是氢气。就像策动机分为汽油机和柴油机一样,燃料电池也有良多品种。此中一类叫质子互换膜燃料电池,这种燃料电池的布局极其简单——两块极板两头夹一张质子互换膜,就构成了一个燃料电池单体,良多个单体组合在一路,就是一个电堆。质子互换膜燃料电池操纵氢气和氧气反映间接发电。

  燃料电池中还有其他良多品种,例如固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池等,固体氧化物燃料电池不单能够用氢气作为燃料,还能够“吃粗粮”,也就是能够用天然气、甲醇等作为燃料。由于它能在高温下把碳氢化合物分化发生氢气,所以理论上只需燃料含有氢元素就能够用于固体氧化物燃料电池。

  不外,目前车用燃料电池的支流仍是质子互换膜燃料电池,由于这类燃料电池利用纯氢作为燃料,排放零污染,这一点与汽车追求零排放的方针是契合的。若是利用固体氧化物燃料电池,以甲醇或天然气作为燃料时,那就和保守策动机一样有温室气体和污染物排放,因而还要开辟响应的排气净化处置安装。

  赵福全:余教员方才和大师分享了燃料电池的根基工作道理,其焦点部件是一个化学反映的发电安装,再与电机等其他零部件组合在一路形成动力源。回到我们汽车财产,燃料电池是什么时候起头使用的?

  余卓平:对汽车财产而言,我们接触到的燃料电池次要都是车用燃料电池。其实燃料电池研究是从电化学范畴起步的,最后是电化学科学家研发出了燃料电池。并且燃料电池的利用最早也不是在汽车范畴,而是在航天范畴,为了能使卫星运转的时间更长,需要一个储能密度高的安装作为动力源,燃料电池可以或许满足这个需求,因而得以在航天范畴使用。而汽车工程师们的贡献就是把这个科研功效变成了一个可用于车辆的产物。

  燃料电池在道路交通范畴的初次使用能够追溯到上个世纪末。1994年,戴姆勒(其时称戴姆勒-奔跑)公司发觉燃料电池是将来车用动力一个很是好的标的目的,就开辟出全球第一辆燃料电池汽车。其时那辆汽车的外观雷同于金杯那样的小面包车,前面有驾驶座和副驾驶座,车厢内其他空间全数是燃料电池安装,包罗储存的氢气和氧气,这套安装塞满了车辆后部空间。三年后,戴姆勒公司对这套安装进行了小型化改良,把燃料电池系统成功装到了A级轿车里,并且能包管五个座位的空间,不足的是这辆车没有行李厢,这就是昔时燃料电池汽车起步时的环境。

  赵福全:这么说来,燃料电池汽车的汗青并不长。那么,目前全球车用燃料电池手艺进展到了什么程度?其财产化环境以及合作态势又若何呢?

  余卓平:燃料电池在汽车上利用的汗青虽然很短,只要二十多年,可是前进很是快。燃料电池将来的成长,不只取决于其排放的洁净性,也取决于其成本。目前燃料电池是很贵的,贵的缘由次要是由于还没有实现大规模量产。瞻望将来,大师遍及认为车用燃料电池将是一套低成本的动力安装。

  对燃料电池将来成本持乐观见地的缘由之一,是燃料电池的零件数量很少,仅是保守策动机的百分之几,一旦大规模财产化就能够显著降低成本。缘由之二,在于燃料电池机能衰减和寿命问题的攻关曾经初见结果。二十年来,工程手艺人员不断在努力于攻关燃料电池的机能衰减和寿命难题。燃料电池刚被研发出来时,运转2000小时,其机能就会呈现大幅度衰减。已经我们提出的研发方针是使燃料电池的寿命跨越5000小时,而目前通过持续的手艺攻关,公交车上燃料电池的利用寿命曾经跨越10000小时了。

  当然,降低燃料电池成本也有不少难点。次要是氢气和氧气的化学反映需要催化剂,按此刻的手艺程度,催化剂只能利用一些贵金属,好比铂。铂是罕见金属,成本昂扬。虽然颠末二十年的成长,燃料电池中铂的用量曾经大幅下降,但成本仍然较高。目前在一些小批量贸易化的燃料电池汽车上铂用量约为0.3g/kW,按此估算,对于100kW的电堆,需要利用30克铂,而二十年前同样功率的电堆,铂用量是这个数字的5倍以上。

  目前尝试室做出的燃料电池铂用量能够达到0.1g/kW的程度,这是什么概念呢?保守策动机汽车凡是有两个处所要用到铂,一个是在尾气排放安装顶用来净化无害物质,另一个是汽油机焚烧系统里的焚烧触点。当燃料电池的铂用量下降到0.1g/kW时,就和汽油机的铂用量根基相当了。从这个角度讲,大师仍是该当有决心,将来燃料电池成本不会居高不下。只是在没有多量量财产化之前,预期成本都是估算出来的,真正的成本还需要在财产化过程中才能确定。

  提到成本,我还想说一个概念。良多人都误认为汽车没什么手艺含量,感觉汽车手艺相对于航空航天手艺来说太通俗、太简单了。但现实上,汽车焦点手艺丝毫不亚于航空航天手艺,在某些方面,对汽车手艺的要求以至高于航空航天范畴。一方面,对汽车产物机能的要求并不低于航空航天产物,由于汽车需要满足各类判然不同的利用前提;另一方面,汽车手艺在成本方面的要求远高于航空航天手艺,一旦成本高了,汽车就卖不出去了。作为普通化的商品,汽车要在大规模出产中确保机能和降低成本,这一点与航空航天财产分歧。在航空航天范畴,无论是大型客机,仍是火箭、卫星,成本都不是最次要的考虑要素。最终,破费一两年的时间,利用最好往往也最贵的零部件,只需把卫星成功奉上轨道,就完美完成使命了。而车企的出产流水线上,每天都有几百辆以至成千上万辆汽车下线,每一辆汽车都要包管优良质量和低廉成本,还要包管可以或许不变利用10-20年,这长短常难的。

  下面讲讲燃料电池财产化进展和企业合作的环境,这些年来全球燃料电池汽车的成长履历了几起几落。上个世纪燃料电池汽车成长伊始,业界很是兴奋,呈现了第一波高潮,持续了近十年时间。到90年代末,燃料电池手艺领先的两大汽车公司,一个是德国的戴姆勒,另一个是美国的通用,这两家公司走在了世界前列。可是在奥巴马当局上台后,美国就暂停了对燃料电池的研发和关心。奥巴马当局对燃料电池的成长前景有较大的质疑,认为动力电池才是将来汽车动力源的次要标的目的,因而就把燃料电池的研发弃捐了。其时,受美国的影响,中国在燃料电池方面的投入也较少,没有太多成长。

  这个过程中有一件事让我印象深刻:戴姆勒公司的一位手艺主管曾跟我讲,在夹杂动力上,我们输给了日本,可是在燃料电池方面,我们绝对不会再输给日本。前面提到,戴姆勒是第一家做出燃料电池汽车的公司。在2010年摆布,戴姆勒已经做过一个“燃料电池汽车全球行”的勾当,把他们最新研发的燃料电池汽车带到全球各地,也包罗中国,进行示范运营。阿谁时候,戴姆勒可谓决心满满,打算到2014年实现燃料电池汽车的贸易化。成果勾当竣事后不到一年,戴姆勒就颁布发表调整打算表,改为到2017年当前实现燃料电池汽车贸易化。此刻看来,他们的进度仍是落在日本车企后面了。

  虽然在燃料电池汽车成长初期,日本车企并没有太多建树,可是他们不断废寝忘食地对峙投入,到2014年,日本曾经实现了燃料电池汽车贸易化并正式对外发卖,一举成为全球燃料电池手艺领先的国度。日本丰田的燃料电池车型Mirai,更带动了新一轮财产成长的高潮。目前Mirai的售价大要在5万美元摆布,折算成人民币就是三十几万元。这个价钱要比特斯拉的电动车廉价,在运转中也更节能,无论是售价仍是续驶里程都更有劣势。由此也让大师看到了燃料电池汽车的成长潜力,近期中国对燃料电池的期望也在逐渐提高。

  赵福全:您适才讲燃料电池汽车比保守策动机汽车的布局要简单得多,并且从此刻日本推出的车型来看,燃料电池汽车在价钱上也能够和纯电动车合作了。那么,除了铂的用量之外,还有哪些环节手艺是目前障碍燃料电池成长的瓶颈呢?

  余卓平:除了铂用量影响燃料电池的成本以外,还有一个很主要的影响要素就是燃料电池的机能衰减。适才讲到,燃料电池的寿命在公交车上曾经有了较着冲破,除了燃料电池手艺本身的前进,寿命的提拔也与车辆和系统方案的选择相关。在燃料电池汽车手艺范畴,同济大学是国内起步较早的科研单元,科技部前任部长万钢在同济工作时就已经率领我们攻关燃料电池手艺,航空动力源其时提出了一个称为“电电夹杂”的系统方案,即在燃料电池以外,再配一块动力电池,配合作为动力源。

  为什么要配动力电池呢?一是能够实现汽车的制动能量收受接管,终究燃料电池只是一个发电安装,不克不及储能,而电动汽车提高能效的主要方式之一就是收受接管制动能量,所以我们提出放入一块动力电池,作为储能安装。二是能够减轻燃料电池的动态负荷,这有助于提拔燃料电池的寿命。二十年前燃料电池的寿命才2000小时,那时候大师都不敢奢望能做到10000小时,而此刻我们曾经做到了。所以,燃料电池寿命即耐久机能的改善,既有燃料电池手艺本身前进的缘由,也有系统处理方案升级的贡献。

  赵福全:我们不断讲中国汽车财产大而不强,主要缘由之一就是零部件财产不强,那么燃料电池有哪些环节零部件?目前具有哪些手艺瓶颈?形成这些瓶颈的要素又有哪些?

  余卓平:关于燃料电池的环节手艺,适才不断讲的都是电堆问题,还没有讲到系统层面。从系统层面看,燃料电池要有空气供给系统、燃料系统和热办理系统三大系统,此中热办理系统相对来说难度最小,由于国内策动机的散热和冷却手艺曾经很成熟了,所以要处理燃料电池的热办理问题,没有太大的挑战。

  空气供给系统目前面对的坚苦比力大。与策动机雷同,燃料电池也需要增猛进气量。策动机最后利用化油器,后来大师感应化油器的喷油量太受限了,若是利用电子喷射安装就能做到随时喷入所需的油量,只需把喷射泵做好即可。不外若是喷入燃烧室里的燃油多了,响应地供给的空气量也必需添加,于是就发生了涡轮增压系统,无效处理了策动机进气量的问题。目前燃料电池采用高压供给氢气,输送量很大,为了使反映高效,在氢气量增加的同时必需添加与之反映的氧气量,也就是要添加空气供给量。

  如许燃料电池就需要配备增压安装,也就是空气压缩机(简称空压机),并且燃料电池所需要的进气流量比策动机更大。难点在于燃料电池对进气纯度的要求很高,氢气和氧气的纯度会间接影响电化学反映的结果,气体纯度不足会导致电化学衰减。同时,还要求润滑安装中不克不及有润滑油,要在无油润滑的前提下实现高速运转,这是很难的。所以,高效、“无油化”的空压机是一个手艺挑战。

  不外,我认为这个挑战将来是能够处理的。目宿世界次要汽车公司中,除丰田以外,本田的燃料电池汽车也做得不错。据我所知,本田燃料电池的空压机是由保守零部件供应商霍尼韦尔供给的,曾经能够根基满足燃料电池对氧气供给的需求。同时,国内也在加紧攻关空压机手艺,相信可以或许处理这个问题。

  第三个是氢气燃料系统。从氢气储存的角度看,目前车载储氢一般都采用气态储存。因为气态储氢的储存密度较低,所以液态储氢也是一个研究标的目的。可是液态氢需要零下200多度的温度才能无缺储存,虽然储存密度较高,不外液态氢的逃逸问标题问题前尚无法处理,在汽车上很难使用,如许液态储存的手艺方案根基就被解除了。当然,液态储存还有另一种形式就是液态无机物储氢,这个范畴目前还在研究傍边。

  目前遍及采用的高压氢气储存体例,虽然在手艺上没有太浩劫点,但成本偏高。国内律例要求,高压储氢罐的材料只答应利用金属类,储氢压力只能做到35兆帕。而国外利用树脂类储氢罐,储氢压力能够达到70兆帕。这种差距是由律例决定的,与手艺程度无关。中法律王法公法规之所以如许划定,是由于把氢气视为危险的化工品。

  现实上,就平安性来讲,氢气并不比汽油更危险。汽油作为能源利用已有一百多年的汗青了,曾经逐渐成立了一套很严酷的平安办理办法,确保我们能够很平安地利用。目前的环境是,氢气有时候是作为能源,有时却不是作为能源、而是作为化工品被对待,这是全世界的遍及情况,在中国更为凸起。按照此刻的律例尺度,氢气只能在化工区利用,由于它被归类于危险化工品。

  要处理这个问题,当局、能源行业和汽车行业等相关各方必需一路勤奋。本来不断是汽车财产本人在成长燃料电池汽车,成长到此刻的阶段,氢燃料电池汽车曾经推出了,加氢站不足就成了瓶颈,因而火急需要能源财产以及当局都加入进来,配合成长氢能财产。

  为此,本年岁首年月我们提出了一个很好的概念,也获得了各方的认同。我们呼吁,国度起首要对氢能有明白的计谋定位,即承认氢是一种很好的能源,在二次能源布局里,氢能是能够和电能构成天然互补的能源载体。中国的电能虽然丰硕,可是目前电能的来历次要仍是依托燃煤。而煤作为能源有两个问题,高碳以及颗粒排放污染很是严峻。因而,我们必需逐渐改变煤电为主的能源布局。

  将来能源成长的趋向是最终走向可再生能源。以前我们是在地表下寻找能源,将来我们要在天空中寻找能源,也就是太阳能和风能发电。目前这两个方面,都曾经有了比力成熟的手艺。现实上,中国的可再生能源很丰硕,此刻的问题在于电能的储存很坚苦,导致良多洁净的光电和风电都白白华侈了。而氢气恰好长短常好的储能载体,我们能够用光伏发电和风力发电发生的电能来电解水,然后制成氢气,如许就能够把能量保留下来。所以,氢能与电能作为能源有很是好的互补关系。国度必需把氢气作为能源来看待,按照能源而不是简单的化工品来构成一套办理律例和尺度系统,如许燃料电池财产就能够更有序地成长了。

  赵福全:余教员谈到,成长燃料电池汽车除了电堆手艺之外,在系统层面还有几个挑战。热办理系统总体看来问题不大;无油润滑的空气压缩机是较大的难题,不外目前正在勤奋降服;而在氢气储存上,因为国内律例要求储氢瓶必需是金属类的,压力只能做到35兆帕,而国外采用树脂储氢瓶,压力能够达到70兆帕,这对燃料电池手艺的成长有晦气的影响。也就是说,目前具有律例尺度滞后障碍手艺立异的问题,亟需尽快处理。

  下一个问题,燃料电池汽车财产的成长,还取决于氢的来历。除了方才您提到的太阳能和风能这两类可再生能源制氢之外,氢还有没有其他的来历?别的,氢的分歧来历给燃料电池手艺本身带来了哪些挑战?分歧来历的氢能经济性若何?各自的成长难点是什么?

  余卓平:氢是一种二次能源,而不是一次能源。作为二次能源,将来氢能将会在人类的能源布局中阐扬主要感化。大师晓得,电能有多种来历,包罗火力发电、水力发电、核能发电、可再生能源发电以及天然气发电等多种体例,凡是能发电的形式都能够用来制氢,所以氢气的来历很是普遍,这此中远期最被看好的就是可再生能源制氢。而近期则能够通过碳氢化合物来提取氢气,当前的能源中有很大一部门都是碳氢化合物,像汽油、甲醇、天然气等,都能够从中制取氢气。

  目前中国是世界上产氢量最多的国度。一般来讲,一个国度化工业的规模越大,响应的工业副产氢也就越多。除了氢的来历普遍、氢的产能世界第一之外,中国在制氢手艺方面也成长得很是完整。虽然燃料电池对氢气纯度有严苛要求,我国的氢气提纯手艺也完万能够满足,因而制氢手艺问题不大。至于制氢成本,在工业副产氢中,煤化工制氢是最廉价的,即便算上氢气提纯的成本,也要比石油廉价。

  总体来看,在制氢环节,我国在氢的来历、制氢手艺等方面都没有太大妨碍,而煤制氢和可再生能源制氢的成本都比力低,足以和汽油合作。此刻问题次要在制氢之后的环节,即氢气的运输和加注。若是抛开运输和加注的成本,纯真从燃料角度比力,氢气是比汽油更廉价的,可是加上运输和加注成本之后就不必然了。

  赵福全:由于氢的燃点很是低,是一种易燃易爆的气体,因而中国不断将其作为化工危险品来进行办理,社会上也往往“谈氢色变”。现实上,跟着燃料电池的成长,我们应把氢气作为燃料、作为能源来进行办理。而这种改变只靠汽车人勤奋是实现不了的,必需和能源财产以及当局告竣共识、一路勤奋。从氢能财产链的角度看,中国具有规模复杂的化工业根本,可发生大量工业副产氢,相关制氢和提纯手艺又比力成熟,所以制氢环节不会成为成长燃料电池的瓶颈。也就是说,在中国不会呈现氢气供给欠缺的问题,不必担忧氢能源不足。可是制氢之后的环节,储氢、运氢以及氢气加注城市带来成本的显著添加,为什么这些环节的成本这么高呢?

  余卓平:目前气态氢只能利用牵制车来运输,由于载运量太少导致运输成本偏高。其实运输天然气是同样的环境,用车辆进行气态运输成本也较高,所以往往通过扶植特地管道来进交运输。别的一种低成本的运输体例,就是将天然气液化,液化天然气能够利用大型船只来运输,就像运石油一样。我认为,未来氢的长距离运输能够参照天然气的运输体例。

  目宿世界上还没有大规模、长距离运输氢的案例,氢的短距离运输也没有世界尺度,相关的法令律例都不健全。此刻我国正在摸索上千公里长途运氢的策略,将来很可能会采用氢气公用管道来运输。也有专家提出借用天然气管道,进行氢气和天然气的夹杂运输,利用的时候再将氢气分手出来。总体来看,我认为对于氢的长途运输,管道运输是最好的体例;或者也能够通过水运来运输液态氢。

  赵福全:我们有需要考虑上千公里的长途运输吗?既然氢气无处不在,区域性的制氢和区域性的用氢无效连系,是不是一条更好的成长路径?

  余卓平:您这个问题很是好。连系将来可再生能源的成长,氢能很是适合分布式利用。由于分歧地域有分歧的能源布局特点,氢气的来历能够量体裁衣,不像石油和天然气那样必需考虑运输问题。像石油只要中东产量最丰硕,天然气也大多集中在中东或者深海。而氢气几乎能够说是无处不在,各地都能以分歧的体例制氢,这将给能源利用模式带来全新的变化,从而对将来社会发生深远影响。

  赵福全:氢作为能源,需要我们从头加以认识和操纵。氢的来历良多,分歧的区域适合分歧的制氢体例。至于制氢之后如何运输的问题,分歧的距离也会有分歧的方案。最抱负的形态是区域内就近利用,从而节流运输成本。可是,用户在利用燃料电池汽车时,不成能跑到制氢的处所去加氢,所以氢气供应问题就突显出来。从这个意义上讲,目前加氢站也是影响燃料电池汽车普及的一大问题。您如何对待加氢站的普及难题?将来加氢站会若何成长?

  余卓平:目前加氢手艺和加氢站扶植手艺都曾经成熟,可是加氢站的尺度规范还不健全。正如前面提到的,中国把氢气视为化工危险品,若是要建一个加氢站,周边不答应有主要的建筑,也不答应在居民区附近扶植。而国外遍及将氢气视为能源,所以加氢站能够扶植在居民区旁边,也能够扶植在贸易区,国外认为只需有一套优良的平安办理办法,加氢站就不会出问题。我国只要在国度计谋层面上明白氢气的能源定位,才能在律例和尺度系统扶植层面上有所成长和冲破,从而最终处理加氢站扶植的难题。

  现实上,在汽车上利用氢气与利用汽油比拟,前者的平安性并不比后者差,车辆运转过程中是可以或许确保氢气平安利用的。真如果发生泄露变乱,汽油是洋溢性的,很是危险,而氢气不是如许。我们已经做过尝试,用枪射击汽油箱和氢气罐,油箱中弹后必然会爆炸,而氢气罐中弹后是一根火柱笔直向上,但不会爆炸。

  赵福全:设想一个场景,有100辆车停在地下泊车场,若是别离是100辆策动机汽车或者100辆氢燃料电池汽车,哪一种环境呈现变乱的概率更高、危险性更大?

  余卓平:若是是氢气泄露,目前的碳纤维储氢罐几乎不成能爆炸。氢泄露形成爆炸必然要有一个大空间,同时储氢罐有裂痕,使氢气散出,与空气夹杂到必然比例,不然不具有爆炸风险。100辆车的氢罐同时呈现裂痕并发生爆炸,目前来看呈现这种危险的可能性极低,近乎是不具有的。

  赵福全:对于燃料电池汽车来说,制氢环节没有太大问题;运氢环节将来能够参考天然气的运输体例来处理;若是律例答应,能像扶植加油站一样扶植加氢站,用氢环节也不是难题。那么,中国氢燃料电池财产能不克不及实现更大的前进,以至超越燃料电池手艺本身,使我们真正进入到氢能社会。您判断,我们会很快进入氢能社会吗?也请您和大师简要分享一下,氢能社会是一个如何的概念?

  余卓平:适才讲到氢能和电能一样是二次能源。我们此刻就处在电能社会,方方面面都离不开电,这是大师都能感遭到的。而在氢能社会,交通范畴会利用氢,发电范畴也会利用氢,燃料电池汽车会获得更大的成长。将来电网将会成长为“智能电网”,在氢燃料电池汽车普及后,每一辆车上的燃料电池都是发电机,等于四处都有发电站,如许就不再具有电网的峰谷问题了。通过智能电网办理,能够使电网输出变得很是平稳。

  燃料电池是一个发电安装,车载燃料电池相当于是一个几十千瓦的分布式发电站,燃料电池汽车则是小型分布式发电站的载体,而且这个载体是能够挪动的。若是用燃料电池汽车作为辅助电源,在需要时供电,那就再也不会呈现停电的环境了。偏僻地域的城镇化成长也会变得愈加简单,由于不需要架设电网,只需本地有氢气就能够满足供电需求。能够设想一下,将来在山上建一幢小型的度假别墅,不必零丁为这个体墅架设电网,有一辆燃料电池汽车即可。度假的时候,开着燃料电池汽车过去,就能够间接给别墅供电。再进一步设想,将来天然气管道很可能会通到各家各户,而每个家庭安装一个小型的重整制氢安装,就能够用天然气制氢。日本的分布式发电成长很快,发电来历就是管道输运抵家中的天然气,能够通过天然气重整获得氢气发电,也能够间接利用天然气发电。由于前面提到过,燃料电池也有分歧的类型,能够利用分歧的燃料。

  赵福全:氢气的区域可取性和区域操纵性有益于氢能社会的建成,氢能的供给和利用本身就能够形成一个完整的小生态圈。中国有丰硕的氢资本,有良多体例都能够制氢,不外供氢手艺还没有完全成熟,这此中包含着很大的商机,也是我们下一步手艺立异的重点标的目的。燃料电池汽车本身还有良多挑战,可是距离较大规模财产化曾经没有那么遥远了,日本车企丰田和本田曾经做出了楷模,丰田推出的燃料电池汽车Mirai在成本上比特斯拉的电动车更有劣势。但因为尚未充实规模化,目前的发卖价钱和现实成本之间的关系,以及将来成本的下降空间,我们还没有法子完全确定。

  您适才还提到国度的律例尺度跟不上燃料电池汽车的成长,在某种程度上以至成为障碍其贸易化的要素之一。那么,国度该当如何把氢作为能源进行结构,律例尺度又该若何快速跟进呢?对此,国度是不是曾经有一些行动了?有没有一些迹象表白,国度已在鞭策氢能社会的扶植?

  余卓平:我们不断亲近关心这个问题。我认为,对于中国来讲,成长氢能与燃料电池要比其他国度和地域更为火急。次要有两个缘由:第一,中国能源需求正在持续快速增加。跟着国民经济的成长和糊口程度的提拔,中国的能源需求将不竭增加,亟需缓解保守能源压力,以新的能源形式补足缺口;第二,中国当前的能源布局是以煤为主,布局过于单一,并且面对高碳压力。按照巴黎协定,全球要节制温室气体排放,中国理应做出大国表率,我们已许诺碳排放达峰时间,因而对洁净能源的需求是计谋性的。

  从交通能源来看,此刻全球交通能源次要依赖于石油。而我国虽有必然的石油资本,但比拟复杂的利用量而言,仍然是一个典型的少油国度。若是我们可以或许积极鞭策氢能和燃料电池汽车的快速成长,既能够缓解对进口石油的依赖,也能够处理大量用煤导致高碳排放的问题,所以中国成长氢能与燃料电池汽车具有特殊主要的计谋价值。

  现实上,面向将来的能源转型,我国具有很强的体系体例劣势。此前,我们把能源公司、能源配备公司、汽车公司以及良多研究机构都整合起来,成立了一个称为“中国氢能源及燃料电池财产立异计谋联盟”的大平台。国度发改委、工信部、科技部等相关部委,都作为联盟的计谋指点部分;反过来,联盟的研究工作将为国度供给相关的决策参考,使国度对氢能成长的计谋结构可以或许更清晰、更弘大、更系统。而联盟的重点工作内容之一,就是相关律例尺度的制定和完美;别的,也要集中攻关一些焦点手艺上的瓶颈,并进行贸易模式立异的摸索等。我们很是等候通过这个平台,从能源供给到财产使用,实现政产学研用慎密连系,配合鞭策氢能源及燃料电池汽车的成长。适才您问到,氢能社会到底还有多远,我的概念是:若是不做,一直遥远;若是此刻就起头全力以赴去做,那么很可能本来估计30年,现实只需要20年就实现了。

  赵福全:在中国的车用能源计谋中,目前纯电动车作为乘用车的次要成长标的目的已成定局。燃料电池汽车后续也有很大的成长前景,可是手艺立异也要考虑经济效益,若是不克不及快速实现财产化,再好的手艺也无法真正发生价值。您认为燃料电池汽车从哪类产物切入,会更有益于其快速贸易化?

  余卓平:我认为,除了环保劣势以外,燃料电池最大的长处是氢气的能量储存密度要比动力电池高良多。所以,对重载、长途的大型汽车,燃料电池汽车必然是更适合的选择,由于大型汽车能耗很大,需要高能量密度的能源载体。从这个意义上讲,纯电动汽车并不适合长距离行驶。例如为了包管500-600公里的续驶里程,特斯拉要装载容量达60kWh的电池组,这长短常重的负荷;若是是大型汽车,就需要搭载更多的电池。

  汽车手艺一个很主要的成长标的目的就是轻量化,由于挪动运载东西本身的质量越重,能耗就越多。若是挪动运载东西的能耗次要花在东西本身而不是载运的人员或物资上,这长短常不经济的。所以,我认为纯电动汽车不合用于长途行驶的大型汽车。若是是上下班的代步东西,每天续驶里程只要五六十公里的小型乘用车,那么纯电动汽车绝对长短常好的选择。而燃料电池更适合使用在重载、长途的大型汽车,次要是商用车上。

  需要申明的是,我认为燃料电池汽车和纯电动汽车并不是合作关系,而是互为弥补。在中小型乘用车对峙以纯电动为新能源汽车成长标的目的的同时,在不适合纯电动路线的大型商用车范畴,完全能够优先成长燃料电池汽车。大型商用车每天的行驶里程很长,对于加氢根本设备的需求较为集中,很是适合燃料电池汽车初期的成长。

  赵福全:简直如斯,燃料电池汽车贸易化最佳的主疆场是商用车。跟着节能环保压力的不竭增大,商用车也需要利用绿色能源,而纯电脱手艺路线使用于商用车并不适合,比拟之下氢燃料电池手艺路线可能是最佳的选择。氢燃料电池不只能量密度高,不异里程下分量远小于动力电池,并且对加氢站的依赖也没有那么强,只需要合理结构、定点扶植少量加氢站即可满足需要。

  最初一个问题,请您瞻望一下,2030年前后,燃料电池汽车会成长到什么规模?市场份额又会是几多?

  余卓平:若是中国明白出台氢能计谋,无疑会加快燃料电池汽车财产的成长。能够想象,在将来城市中,物流车和公交车城市采用燃料电池,污染最严峻的重型卡车也会逐渐燃料电池化。可否早日实现如许的愿景,一是取决于国度计谋标的目的能否明白果断;二是取决于相关环节手艺可否取得严重冲破,目前重型卡车范畴的燃料电池手艺还不成熟。

  我们预测到2030年,在乘用车范畴,燃料电池新车的比例能够达到约3%-5%;同时,在商用车范畴的占比会更高。

  赵福全:感谢余教员,时间过得很快。听了您的分享,我想我们该当对燃料电池汽车充满等候。中国是一个大国,跟着经济总量不竭添加,能源需求也日益增大,对于像氢能如许的洁净能源,我们理应积极摸索。至于氢能会不会成为将来的终极能源,我感觉这只是一个说法的问题,此刻没需要辩论,但氢能作为二次能源潜在的计谋价值之大跨越想象,这是客观现实。氢能既能够丰硕中国能源多元化的结构,削减对进口石油的严峻依赖;又能够处理情况庇护的问题,改变中国能源布局“重煤”的现状。因而,成长氢能经济和燃料电池汽车财产对中国具有主要计谋意义。

  目前燃料电池手艺曾经取得严重进展,后续还会有进一步的冲破,但成长燃料电池汽车面对的不只是手艺问题。工程手艺人员的感化虽然主要,企业的投入也必不成少,可是还需要国度大计谋的无力支持,由于氢能与燃料电池的成长离不开根本设备,离不开完整财产链的结构,而这是由国度能源计谋决定的,仅靠企业家和专家勤奋是远远不敷的。国度应尽早制定并发布氢能源以及燃料电池方面的成长计谋,并基于该计谋,尽快制定、完美和出台相关的律例尺度,让财产成长的标的目的愈加明白,也让科研人员和工程师们在产物研发过程中有据可依。瞻望将来,氢能将成为能源系统中的主要构成部门,以至有可能成为支流能源。大师遍及认为,将来氢能必然会是次要的供给能源之一。

  跟着燃料电池手艺本身的前进、制氢手艺的前进、储氢手艺的前进、加氢手艺的前进以及财产化的纵深推进,相信氢能最终能够走进千家万户。在这个历程中,官产学研用各方无效分工、协同立异,将无力鞭策手艺的快速冲破和财产的健康成长。但愿大师继续勤奋,配合制造一个愈加绿色的社会。感谢余教员!

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