氢燃料电池

正向我们走来的“终极能源”

第一电动大牛作者广东合即得 2019-08-23 07:35

说起新能源汽车大家都不陌生。其中，氢燃料以其绿色、高续航等优点，正在成为新能源汽车的主要发展方向之一，很多企业和机构已经开始着手氢燃料的研究和开发。氢燃料电池电池汽车是氢能源的一个重要应用领域。氢能源以其诸多优势，被称为“终极能源”，随着科技水平的不断进步，它还将在更多领域大显身手。

氢能的优越性

氢能源是一种清洁可再生能源，能够与电能实现高效的相互转换，被认为有望成为能源使用的终极形式。与此同时，氢能源还拥有比化石能源更高的能量密度、各类能源中最低的发电建设成本、利用工业尾气制氢或弃电水解制氢等优势，对节能减排可起到决定性的作用。

氢能源是一种二次能源，它通过一定的方法利用其他能源制取，不像煤、石油、天然气可以直接开采。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下显著的特点：

重量最轻，标准状态下，密度为0.0899g/L，－252.7℃时可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢；导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍；普遍无色，据估计它构成了宇宙质量的75%，主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

氢的特征决定了氢能源拥有无可比拟的优势。氢能源拥有理想的发热值，除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142351kJ/kg，是汽油发热值的3倍；燃烧性能好，点燃快，与空气混合时可燃范围广、燃点高、燃烧速度快；与其他燃料相比，氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外，不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用，产物水无腐蚀性。

利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料；以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求；可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小；氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，从而降低运输成本……

氢能市场瓶颈

燃料电池被誉为氢能最佳利用方式，它通过电化学反应直接把氢能转变成人们需要的能源，具有高效、安全、清洁等优势。随着技术不断突破和成熟，氢燃料电池技术已大面积普及，并在多个应用领域进入商业化运营阶段，为氢能的利用运作提供了技术支持和保障。但是，氢能与氢燃料电池一直未能实现大规模市场化应用，产业化亟待落地。

那到底哪些因素制约了氢能与燃料电池的产业化进程呢？

从制氢环节上看，现有制氢技术大多依赖煤炭、天然气等一次能源，经济、环保性问题依然突出。利用生物质气化制氢尚不成熟，利用太阳能或风能等可再生能源则存在效率低、综合成本高等问题。

从储氢环节上看，虽然加压压缩储氢技术、液化储氢技术、金属氢化物储氢技术和有机化合物储氢技术均取得了较大进步，但储氢密度、储氢安全性和储氢成本之间的平衡关系尚未解决，离大规模商业化应用还有一定差距。

从用氢环节上看，氢燃料电池汽车规模不足，导致加氢站建造成本居高不下、难以大规模铺设，加氢站数量不足反过来又导致用户难以选用氢燃料电池汽车。总体来看，用氢环节的便利性和成本控制难以兼顾。

水氢机破局氢能产业化瓶颈

水氢机是采用汽化催化重整及纯化多项技术从甲醇水中获得高纯氢，通过燃料电池系统产生电、热等多种能源的系统装置。该系统利用小型化移动制氢与燃料电池高度集成的方式代替传统大规模制氢再分散利用，巧妙避开氢气使用的压储运瓶颈，实现小型化移动制氢和发电一体化的目标。

在水氢机的技术路线中，甲醇水重整制氢技术与燃料电池发电技术得到高度集成，高效的智能控制系统实现了氢气的即产即用，并为燃料电池发电提供可靠的高纯氢气。水氢机有效的避开了燃料电池的加氢问题、用氢问题及大规模加氢基础设施的布局问题，为氢能与燃料电池的商业化应用提供了一条切实可行的路径。

目前，水氢机的产业化已经在如火如荼的开展中。2018年集团依托国家对新能源产业的政策鼓励与支持，充分利用优势资源，启动了AH7500水氢机的产业化项目，并率先在潍坊正式启动10万套AH7500水氢机产业化项目，立足全面提升7.5kW水氢机的研发、生产、检测能力。此外，水氢9＋1产业链布局在湖南株洲、贵州毕节、山西大同、河北石家庄等地也积极推进中。