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  • 1 # 史海淘金客

    淘金客說:我跟燃料電池打了多年交道,如果按現有的技術框架來看,氫燃料電池技術只適合特種行業,在汽車上沒有前途,不是終極解決方案。主要問題出在氫上。下面儘量說得容易理解一些,不想看的可以直接跳到結尾看結論。

    現有技術框架

    以豐田為代表吧,目前全世界已經在推廣的氫燃料電池車,技術框架都差不多:加氫站用100MPA壓力儲存氫氣,就是把氫氣壓縮1000倍(實際考慮到氣體壓縮因子,大約只能放出600多倍),汽車用70MPA壓力儲存氫氣(實際約490多倍)。加氫站壓力大,汽車接上去就能直接加氫了。

    氫能源理論上說有很多好處:最重要的是,反應後排放的是純水,無汙染無溫室氣體;然後是氫的熱值比較高之類的……但是,這些優勢其實是有問題的

    氫的來源

    第一個問題:氫從哪裡來?從化石能源中提取是目前成本最低的,但是化石能源中除了氫,還有碳啊,不可能只要氫不要碳吧?目前天然氣重整(如下圖)、石油重整、煤制氫……這些生產氫的過程中都不可能避免要產生二氧化碳,這就讓“氫能源不產生溫室氣體”這個優勢大大減弱了。當然,集中生產時可以蒐集起二氧化碳再處理,可這樣一來成本就大大增加了。

    電解水可以制氫,現在贊同發展氫能源的都積極宣傳“用可再生能源比如風電、光電制氫”。但是,撇開別的技術問題不說,只講效率的話,5度電才能制1立方氫1立方氫就算進燃料電池這麼高效的發電裝置,也只能勉強發出2度電——實際淘金客測得的最高效燃料電池大約每千瓦每分鐘消耗10升氫氣,1立方氫到不了2度電……電解水制氫足足會損耗掉60%的電能,這是基本原理決定的!如此大的損耗,即使短期內能利用一下某些地方的“棄風棄光(意即盲目上馬無法併網的風電和光電)”,但長期看是沒什麼前景——還不如把電透過專用電網送出來直接使用,損耗小得多

    氫的運輸和儲存

    即使能以很低的成本獲得氫,氫的儲存和運輸又是個大問題——所謂“氫的能量密度高”是個陷阱,因為這個熱值是按重量來計算的,但偏偏氫是最輕,所以從體積上看氫的能量非常低,即使按豐田的70MPA技術(國內目前還主要是35MPA),壓縮了490倍以後1升容積的高壓氫,熱值連1升汽油的1/5都不到!即使是液氫,按體積算也只有汽油的1/3不到!

    問題是,這隻算了燃料本身,沒有算容器、管道啊!汽油箱簡單輕薄,車載的氫氣罐可是扛700個大氣壓的壓力啊!綜合算下來,目前高壓氫的全系統能量密度實在太低了!美國能源部曾經給出個參考值:儲氫系統每100公斤重量能儲存7公斤氫,就達到了實用化的邊緣,而豐田的70MPA儲氫系統大約只能儲存5公斤氫

    儲存如此麻煩,運輸就更不划算了!前面說了“用棄風棄光電能制氫”,但棄風棄光基本上都是在西北。在西北制了氫,怎麼弄到內地來?有人測算過,如此低的體積能量密度,即使以100MPA的壓力罐裝運輸,超過300公里成本就變得不可忍受

    氫的安全性

    理論上說氫氣其實比氧氣安全,氫在空氣中要達到4%的濃度才會爆炸,而氫非常輕,擴散速度也就非常快,在開放空間中難以達到這個濃度。但注意這是在開放空間中,加氫站的儲氫罐呢?管道呢?如果不是露天,就不能算開放空間。因此,全球目前還不到1000座加氫站,但淘金客就已經看到了4起加氫站爆炸事故,有挪威(如下圖)、南韓、美國……

    此外,高壓也不安全。汽車輪胎還不到1MPA的壓力,爆胎就能炸死人。車上的氫氣罐最小也有35MPA啊。淘金客親身經歷過一件事,一個很小的氫氣減壓閥(把氫氣從35MPA壓力減下來後才能送進燃料電池裡使用)壞了,閥裡有30MPA的壓力,大家束手無策,一個技術人員壯著膽子違規拆了一顆螺絲,螺絲BIU地一聲飛出去打在辦公桌的隔板上,嵌進去很深……

    另外還有所謂“氫脆”現象,長期與氫接觸的很多金屬,慢慢會被氫離子滲入變脆,強度下降……連鈦合金都不能倖免,1-2年就不行了。

    燃料電池的問題

    其實是多虧了氫燃料電池的高效率,所以儘管70MPA氫的體積能量密度只有汽油的幾分之一,豐田的氫燃料電池汽車續航里程還能勉強與普遍汽車比一下,不至於只有幾分之一。但燃料電池本身也有問題,成本什麼的不說了,問題還是出在催化劑上。催化劑要用到鉑導致成本高也不說了,很少被人提到的一個問題是:催化劑會“中毒”。長期接觸空氣,空氣中的雜質累積後,會慢慢改變催化劑的效率,越來越低……

    總的來說,就是燃料電池的壽命短,目前傳說最好的大約在20000小時,和汽油機的50000小時比差得遠,不過這倒不算太大的問題。

    結論

    以目前的技術框架來看,燃料電池汽車沒有前途,理由如下:

    一、高壓儲氫系統能量密度太低,而且問題幾乎是無解的

    二、氫的製備和運輸是難題,有些問題幾乎是無解的

    三、燃料電池部分技術還要再提高

  • 2 # 閱動力

    看目前全球對氫的認可,可以肯定是一種終極解決方案。

    日本已經全面開始鋪設加氫站網路,以下是最近發出的加氫建站計劃。

    愛信精機株式會社(總公司:愛知縣刈谷市、Quattroporte:伊勢清貴)的關聯子公司光南工業株式會社(總公司:愛知縣豐田市、Quattroporte:中野貴文 下稱光南工業)決定,將與日本加氫站網路聯合公司(JHyM)合作在愛知縣刈谷市開設加氫站。我們正在為2021年4月的開業做準備。光南工業的主營業務是石油和天然氣能源銷售和本公司的燃氣熱泵空調(GHP)的空調施工及裝置銷售。為了順應未來能源脫碳的趨勢,我們將以此次開設加氫站為切入點,加入促進石油衍生向清潔能源轉化的業務領域。此外,為了減少能源使用的消耗並促進以氫為中心的清潔能源的使用,本公司與總部位於刈谷市的豐田集團各公司正在探討引入燃料電池客車(SORA※)用於職工通勤。愛信集團基於低碳技術,致力於推廣GHP、家用燃料電池熱電聯供系統(ENE-FARM)、燃氣發動機熱電聯產系統(COREMO)等的應用。未來,我們仍將把SDGs(可持續發展目標)中的"預防全球變暖"和"促進向清潔能源的轉換"作為優先課題,推動脫碳、建設迴圈型社會的能源相關的技術開發,進一步提高有效利用氫脫碳的技術水平,從而為建設科持續發展的社會做出貢獻。

  • 3 # 電車插座

    我們先來談談氫燃料汽車。其實在國內外已經有很多廠家都正在研究氫燃料電池汽車,並且在日本、德國等國家已經有量產版本的氫燃料汽車出現。但是,現在最大的問題在於氫氣的提取、儲運問題,我們來依序談一談以下問題。

    首先是提取問題,目前我們的提取方式有化石燃料製取氫氣、化工副產物中提取氫氣、來自生物的甲醇甲烷製取氫氣以及水的電解獲取氫氣。以上提取方式的前三種均透過帶有碳排放的方式獲得,所以屬於汙染範疇,那麼我們即便得到氫氣也付出了高昂的代價。最後一種獲得方式是電解水,那麼從表面來看,它的轉化是不存在碳的排放,只是中國目前電能來源主要來自於火力發電,且運送過程存在大量損耗,實質上也是碳的排放,再加之我們的技術不到位,所以成本非常高昂。

    儲運問題更是難題,氫元素十分活躍,遇到明火或者靜電可能發生爆炸,而氫能源的爆炸的威力也是十分巨大,所以從運輸到儲存都是存在相當大的風險。氣體的可控性不比液體,如遇洩露也不易察覺,所以整個過程都存在巨大風險。

    再說回問題,氫燃料電池是否是汽車能源的一種終極解決方案?即使從現在的現有科技來看,答案都是否定的。雖然氫燃料汽車不存在汙染,但生產過程都存在汙染,所以並非是非常好的能源,且每一次轉換都會存在損耗,其實最終而言無論從消耗還是汙染都並不是最好的選擇。核能汽車請了解一下,如可控性達到民用級別的話,個人認為優於氫能源。

  • 4 # 池昭新一城市新模式

    不管是空氣動力汽車、水氫汽車,還是氫能汽車(日本人稱為水素汽車),都是大騙局!

    每千卡熱值成本,氫能源是汽油的4倍以上!本人早就指出:推廣能源成本高、難貯運的氫能源汽車,與推廣沒有環保特徵的電動汽車一樣,都是詐騙國家財政補貼!

    當下隨著龐青年的車載制氫化工廠+氫燃料電池所構成的所謂"神車"慘遭大量網民的嘻笑怒罵,那些企圖依靠氫能汽車詐騙財政補貼的人也急了,連篇累牘地釋出大量忽悠文章,有說神車的創新探索是有益的,需要社會給予寬容;也有說技術成熟尚需時間;還有人說氫能源是人類未來能源的發展方向,這顯然是在裝瘋賣傻,為了一己私利,連臉皮也不要了,大有想與那些眾所周知的光量子偽科技大騙子們比比誰的臉皮更厚之味道,把戈培的"謊言重複一千次就變成了真理"奉為最高聖旨。

    本人作為長期從事城市規劃研究(也包括城市能源規劃研究)的學者,在這裡,我不想長篇大論,只想簡單地告訴大家:人類能源的正確方向是發展太陽能與碳迴圈的生物能源(包括降解出交通用燃油),以及推廣有利於佈局太陽能與生物能冷熱電聯產的″城市規劃動態應變新模式",並且新模式也是解決城市交通、水源、產業、生態與安全等一系列世界性難題的唯一正確模式!

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