蓄势待发的氢动力
导语:

     在刚刚结束的北京奥运会上,500多辆新能源车穿梭于各个比赛场馆。其中有3辆氢燃料电池大巴,20辆氢燃料轿车。 

这些氢燃料大巴的最高时速可达80公里,可以持续行驶240公里,最大输出功率高达60千瓦,燃料消耗仅为每百公里1.2公斤氢气,大约相当于493号汽油。 

通过北京奥运会,氢能源作为汽车燃料的替代能源,大大地“秀”了一把。其实世界各国都在加快涉足氢能开发和利用。有专家预测,美国燃料电池汽车、氢能生产和加氢基础设施的商业化可望在2015年之前实现。一场以氢能源应用为方向的汽车燃料革命也在悄悄酝酿。 

氢燃料的优势 

世界上40家重要的汽车厂商中,已有25家决定考虑采用氢能。据清华大学核能与新能源技术研究院教授、中国可再生能源学会氢能专业委员会主任毛宗强介绍,作为汽车燃料的替代能源氢具有以下优点: 

清洁环保、可储蓄、可再生、资源丰富、安全性好。对于汽车,氢比汽油更安全。比如用枪射击一个装满氢气的高压气瓶,氢气会呼啸而出,没有火焰,没有爆炸,最后留下一个有弹孔的气瓶。在氢气和汽油燃烧的对比实验中显示,当淌下汽油的汽油车被整个烧掉的时候,氢气车顶多也就是尾部有点烧焦,整个车是安全的。 

目前,纯氢气价格也比汽油低很多。我国96~97%的氢气是来自于石油、煤、天然气等化石能源,3~4%是通过电解水得到的。比如说煤制取氢,如果煤以400/吨计算,氢气的成本是0.45/立方米。11.2立方米相当于1公斤,而1公斤氢气相当于3汽油。氢气1公斤5元。而三升汽油可能就需要20元。如果把人工等各方面的成本考虑在内,氢气出售价格为10元。 

氢燃料电池的发展 

毛宗强教授认为:我国是最有希望实现“氢能经济”的国家。燃料电池技术是使用氢能的最佳方法之一。 

目前,欧美等国家都已开始在氢燃料上加大了投入,欧盟甚至通过了有关发展氢燃料汽车的立法建议,美国能源部也制定了“氢计划”,提出要在2010年让燃料电池车的份额占整个汽车市场的25%。而日本经济产业省提出的发展目标是在2010年前要把汽车用燃料电池的价格降低到普通汽油发动机的水平,并且要首先从政府部门开始普及燃料电池车。 

我国从“九五”到“十一五”,氢燃料电池一直是科技攻关的重点项目。“十一五”期间,我国对氢燃料电池汽车的研发投入基本占新能源汽车总体研发投入的1/3 

目前国内已有数十家院校和科研单位在氢能领域研发新技术,数百家企业参与了配套或生产。据毛宗强教授介绍:中国的氢燃料电池研发虽然起步稍晚,但经过十多年的发展,现已具有自己的特色和优势。 

首先,我们投入资金虽少,但效果很好。“十五”期间,科技部拨付了3.8亿元的研发资金,虽然与国外大公司上百亿元的年投入难以匹敌,但取得的效果却很好。北京奥运会使用的氢能源燃料车便是充分的例证。 

其次,我国氢燃料电池的价格比国外同类产品便宜很多。 

第三,我国的传统内燃机汽车难以同发达国家竞争,而氢燃料电池车在国内外都处于研究开发阶段,中国在氢利用领域已有部分自主知识产权,形成了一些自己的品牌。只要采取适当的机制,是可以突破障碍,实现跨越式发展的。发展氢能燃料电池汽车是我国汽车工业不可多得的机遇。 

发展中的瓶颈 

尽管我国氢燃料电池的研发取得了一定成果,但目前还不具备大规模发展的可行性,主要问题有以下几方面: 

首先,燃料电池的价格比较高。目前氢燃料电池的成本是普通汽油机的100倍,这个价格是市场所难以承受的。燃料电池客车的单车造价在300万元左右,燃料电池轿车的单车成本也在100多万元。还有一些关键部件和原料的造价比较高。如催化剂目前仍多采用纳米级的铂,由于铂资源非常稀缺,因此价格也非常高昂。国内燃料电池生产企业从性价比和稳定性角度考虑,一些关键性材料(比如质子膜)还主要从国外进口。不能实现规模性的量产,也规避不了高价的现状。 

其次,国内国外普遍存在燃料电池的寿命的可靠性问题。国外一般的看法是2000多小时,或者说15万公里。国外专家也只是希望过几年燃料电池的寿命能实现5000小时。毛宗强教授认为,出现这个问题,主要原因是技术还不完善。 

再次,加氢站的基础设施建设问题。如果将氢燃料电池应用于汽车上还必须新建不少加氢站。目前国内仅在上海和北京共有三座加氢站,除了在示范运营期间向氢燃料电池车提供加氢服务,其余时间仅为同济大学和清华大学的研发服务。在氢燃料电池车与加氢站这两个“鸡与蛋”的尴尬命题前,也制约了氢能源的发展脚步。 

毛宗强教授提议:单独建氢气加油站,受政策和使用车辆比较少的限制,成本过高。最好是建综合性的加油站,可以提供多种燃料。总体来讲,由于氢气的储存和采集技术无法一时普及,无论是氢内燃机或是氢燃料电池,都无法在短时间内普及。 

突破的可行性 

尽管国际汽车界公认的未来汽车最为理想的驱动力是氢燃料电池车,但短期来看,燃料电池的潜在用途是作为辅助电源。例如日本就在做家用的发电装置,大约1000瓦,可以放在厨房。接上天然气,经过重整,可以制出氢气,内装燃料电池,可以实现发电。现在已经有4000个家庭在示范了。这个发电设备还配个水罐,可以为洗漱、厨房提供温水。毛宗强教授介绍说,这种作为电源的应用方式,除了应用于家庭,还可以发展到小区,银行等更大的区域,市场很大,前景也很好。 

日前,科技部部长万钢表示将准备推行“十城千辆”的新能源汽车计划。教授提出了比较现实的利用氢能的方案——天然气加氢。如此最实际的好处是降低了成本,摆脱了纯氢气技术比较尖端的应用难题。之所以选择天然气,教授指出:天然气是替代石油最实用的燃料,燃烧低碳,排放也比较清洁。而且目前应用天然气不存在什么技术问题。目前氢能界已经做了大量实验,在天然气中掺入20%体积的氢气,燃烧后发动机可降低碳氢化合物排放量,也可以大幅度降低氮氧化物排放量,发动机功率得到提高。清华大学汽车系做的试验结果显示,可以超过欧5的排放标准,而且可以直接应用国产的发动机。技术上也不存在难点。教授甚至笑言,如果这种方式能够得到大力推广,那么万钢部长的“十城千辆”计划就比较容易实现,甚至可能是几万辆几十万辆。 

教授认为,这种方式的优点在于:天然气加氢的应用,可以从经营效果、实用效果、投资效果等方面实现多赢。 

首先,加气站的建设简便,只需对现有加油站进行改造,添加进“天然气加氢”的燃料; 

其次,对我国的能源优化也可以起到很好的作用。如果提倡天然气交通优先,之后是民用,则更容易实现能源的优化。 

 

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