氫燃料電池石墨雙極板用在汽車是負污染
我們國家目前的石油對外依存度逐年升高,到2018年對外依存度接近70%,前段時間美國要對伊朗進行石油封鎖,這樣會影響到我們國家的能源安全,特別是石油這么大規(guī)模對外依存度
前一段時間工信部副部長到廣東做氫能源產(chǎn)業(yè)調(diào)研發(fā)表觀點,我們國家發(fā)展新能源汽車是戰(zhàn)略問題,到2018年時候接近100萬輛,對于新能源汽車這幾年鋰電池汽車發(fā)展得非常迅猛,當(dāng)然也帶來了相應(yīng)的問題。
我們大家印象非常深刻的是,特斯拉在地庫里自燃,引發(fā)周邊燃燒,鋰電池汽車發(fā)生燃燒,這樣引發(fā)了社會非常廣泛的關(guān)注。作為鋰電池,這是汽車行業(yè)存在的廣泛共性。
另外一個方面,現(xiàn)在也是比較難以解決的問題,就是利用電動汽車和廢舊電池進行儲能,我個人的觀點,可能在實際操作當(dāng)中會面臨很多難度。比如電動汽車拆下來的電池性能參差不齊,集中大規(guī)模儲能的時候安全問題會引起更多的關(guān)注,一旦出事,會引起更大的問題。
氫能源其實主要集中在汽車領(lǐng)域,我們國家的汽車保有量非常高,2018年已經(jīng)達到2.4億輛汽車。汽車在總的環(huán)境污染當(dāng)中占的比例也非常高,我們面對空氣污染問題非常嚴峻。這跟我們國家能源結(jié)構(gòu)密切相關(guān),煤炭占一次能源比例非常高。煤在發(fā)電的過程通過燃燒會產(chǎn)生氮氧化物、硫化物、二氧化碳,煤的清潔利用,氫能是很好的方案。
前兩天我在大同,大同要做“產(chǎn)煤不見煤”新的能源產(chǎn)業(yè)的典型,這個確實比較難,而且大量煤的使用量。氫能對于整個產(chǎn)業(yè)的一次能源的轉(zhuǎn)型提供了一種思路,也就是我們可以把煤這樣一種固態(tài)燃料變成氫氣固態(tài)燃料,用在交通領(lǐng)域,會帶來很大好處。因為煤轉(zhuǎn)化成氫氣過程中,不會有氮氧化物、硫氧化物排放到空氣當(dāng)中,對于我們改善空氣質(zhì)量是有非常大的幫助。這是我們氫能產(chǎn)業(yè)希望它能達到這樣產(chǎn)煤不見煤的趨勢。氫能產(chǎn)業(yè)真正引起關(guān)注的是我們在交通領(lǐng)域,即汽車領(lǐng)域。目前專注于氫能產(chǎn)業(yè)的,從國際上講,國際上主流的汽車生產(chǎn)廠商都在關(guān)注,而且已經(jīng)持續(xù)關(guān)注20、30年了。
對于我們國家來說,其實氫氣的產(chǎn)能是非常大的。我們國家到2018年氫氣的產(chǎn)能接近2000萬噸,但是我們這么多的氫氣去到哪里?基本上是作為我們工業(yè)過程用氣用掉了,工業(yè)合成氨、合成甲醇、石油煉化等于過程中用掉了。
山西是最大的焦炭生產(chǎn)的省份,生產(chǎn)焦炭的過程中也產(chǎn)生氫氣,也沒有完全用完,可以拿回去,把它燒掉,用它的熱能,但沒有把它真正算成氫能,只作為熱能。真正使用氫氣使用就是航天,利用氫能。但是氫氣整個使用環(huán)節(jié)當(dāng)中占的比例非常小。
氫能和燃料電池密不可分,把氫能作為燃料燒掉,也會產(chǎn)生氮氧化物的排放。但把它作為一個電化學(xué)的應(yīng)用,用在燃料電池上,這個過程就不會產(chǎn)生排放,只有水產(chǎn)生,這個過程是一個完全清潔的。
燃料電池汽車是負污染
最近幾年為什么國內(nèi)對氫能的熱情突然高漲起來,跟國際上氫能汽車產(chǎn)業(yè)化進程密切相關(guān)。2015年豐田發(fā)布了量產(chǎn)車型,受到了業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注。這幾年國家清能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,這里要講一講氫能源汽車的好處。
氫能源發(fā)動機其實是具有電池的特點,也具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機的特點,比較了傳統(tǒng)燃油發(fā)動機,以及氫燃料發(fā)動機兩個系統(tǒng)的對比。散熱系統(tǒng),有后面的發(fā)電系統(tǒng),是這樣的一個過程。它的核心只是在氣缸、燃油在氣缸內(nèi)燃燒推動活塞運動產(chǎn)生動能,只要使用空氣作為氧化劑,空氣中的系統(tǒng),同樣也有散熱系統(tǒng),后面產(chǎn)生的電能通過變電,供到終端使用端這么一個環(huán)節(jié)。
區(qū)別是核心的部分只是發(fā)動機。這個架構(gòu)上和我們汽車燃油發(fā)動機非常類似,但是它的原理跟電池一樣,是電化學(xué)的原理。通過這樣原理,電動汽車相比,它有非常多的優(yōu)勢。
與鋰電池車比較,能量密度高,每公斤可以到1KW以上,相對于燃油發(fā)電機系統(tǒng),效率非常高,燃油效率可以到20—30%,燃料電池可達40—50%,能量使用效率上講有優(yōu)勢。
當(dāng)然燃料電池汽車最大的優(yōu)勢是清潔,它的使用環(huán)節(jié)是只產(chǎn)生水,叫做零污染,實際過程當(dāng)中是要使用空氣,空氣含有污染物,包括顆粒物,燃料電池要經(jīng)過化學(xué)工藝,經(jīng)過加濕,排出的空氣是非常清潔的。這個環(huán)節(jié)可以叫做負污染的使用。
從氫氣的產(chǎn)生過程講,即使用煤制氫,也不會產(chǎn)生硫氧化物。回收環(huán)節(jié)里面主要是固態(tài)這樣的物料,不會產(chǎn)生有機物、揮發(fā)物這樣的污染,回收也簡單。
另外兩個優(yōu)勢,就是相對于鋰電池車而言,一個是它不改變用戶使用的習(xí)慣,我們加氣的時間,跟加油是相當(dāng)?shù)?。正常加氫跟加油一樣,特別是駕乘體驗上也是,使用鋰電池車有里程焦慮,或者在北方到冬天不敢開空調(diào),燃料電池車只是氫氣瓶當(dāng)中氫氣儲量有關(guān)系,沒有這樣一些顧慮,中間供暖是使用燃料電池。這些優(yōu)勢相對于鋰電池車而言,使用上是有一定的優(yōu)勢的。