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雅斯顿·2014-08-15 19:20
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氢能源之所以被重新提及是某些发达国家面临着能源安全以及能源储存问题。电池蓄能存在能量密度低、价格高的缺陷,又由于全球范围内能源市场一直是卖家市场,价格高居不下,国民用电曲线高峰过高,氢能源被拿出来作为削峰的工具。

第二,氢是走向未来可再生能源比较靠谱的途径之一,氢气无碳合物排放困扰。我不否认电的伟大,电是一种能源,它增加了能源利用途径,很多能源都可以转化为电,但氢可以作为一种能源也可以作为一种能源介质。

这是大背景。

燃料电池汽车和加氢站普及是相互依附的关系,氢燃料电池汽车如果销量不好,能源企业也不乐意铺设加氢设备研究制氢技术,但如果没有加氢站的普及,氢燃料电池汽车一定销量不好,这是一个不可调和的矛盾。未来一定是氢能源的,能源企业一旦起步较晚,后期就会有业务瓶颈。

这是氢电池汽车和能源企业的关系。

氢气如何制作?

氢气的制作目前有很多方法,但比较常用的方法依旧是煤制氢、天然气制氢、电解水、页岩气制氢。其中美国廉价页岩气制氢成本控制比较好,欧洲挪威、瑞典等国家利用风能、太阳能制氢,日本蓝色能源公司采用生物制氢。

风能制氢以及太阳能制氢虽然不能普及,但是由于氢气比电池拥有更长的保存期限,所以挪威、瑞典等欧洲国家季节性的制氢储存,比如挑选风较大、阳光充沛的季节制氢,氢气保存以待不时之需。当然,很多国家利用核能制氢,俄罗斯等资源丰富的国家电力充沛也会电解水制氢,保存起来出口。

炼油厂钢铁厂也会产生大量氢气,在产能充足的情况下也会外售。

说一个比较典型的例子,澳大利亚国内盛产褐煤,这是一种带有水分的煤炭不易出口,容易自燃,而火力发电多以烟煤为主。在此情况下,日本川崎重工在当地开始工厂用褐煤制氢,然后用液氢的方法运输到日本国内。澳大利亚对二氧化碳排放要求比较严格,川崎重工则利用CSS(二氧化碳捕获和封存技术),把这些二氧化碳贮存在海洋深处开发天然气遗留下的洞穴内。

川崎重工也与俄罗斯展开合作利用俄罗斯的剩余电能进行能量存储进口到日本国内。日本在氢能源使用方面,利用率已经达到95%,浪费很少。

具体就举这几个例子,欧洲氢能源发展规模最大,其次是美国和加拿大,再其次是日本,但日本的比例最大。

氢气如何商用?


氢气的商用很多,在大地震之后,能源调度成为很重要的一个问题。氢气可以用作能源运输,以大型固体燃料电池担当能源提供站。目前固体电池主要分为固体高分子燃料电池PEFC,固体氧化物燃料电池SOFC,两者在竞争中。

燃料电池首先是商用化,同时供给家用,未来家用一定会超过商用,或许家用到一定程度,电价会低于火力发电价格。类似的例子为定置式燃料电池为一个家庭供电,家庭只需要每月购买氢气即可,目前量产比较好的是松下和东京燃气合作研发的ENE-FRAM系统,这套系统也十分便宜,补贴之后不到100万日元,氢气的价格有望达到300日元每千瓦。目前东芝和京瓷公司也在研发类似系统。

氢气还可以供给能源企业,提供燃料电池汽车能源。

向非洲等未通电的国家出售大型燃料电池组建微电网,以能源置换电能。

氢气如何运输?

氢气的运输途径一般有四种,高压氢气、液氢、甲基环己烷MCH、氨。

高压氢气即常用的氢气罐,日本提供700个大气压的氢气罐。加氢站如果采用异地运输的话一般采用高压氢气。

液氢适合长途运输,比如川崎重工就可以让液氢损失降低到0.05%,采用大型轮船运输。

甲基环己烷是日本千代田提出来的技术,它是通过氢气与有机物产生反应生成氢化物,可以在1个大气压下运输,甚至可以装到矿泉水瓶中,这种情况也适用于长途运输,在资源丰富国家制氢之后运输。运输到目的地之后用特殊催化剂再度提取。

HyGird也提出了液体运输氢气的方法,它采用氢气转化成氨的方法运输,然后再提取。

氢燃料电池汽车

汽车厂商一般着重研究成本问题。目前而言,无论加氢站还是氢能源汽车不能普及,普及需要2030年左右,前期需要政府补贴,毕竟氢社会到来对国家百利无一害。

英国对加氢站建设成本补贴一半,对加氢站运营成本也补贴一半,欧洲对氢能源补贴幅度较大。氢燃料电池汽车普及程度需要依靠加氢站,德国打算建造1000座加氢站、日本也同样1000座加氢站,美国加州打算2015年1万辆氢能源汽车。氢社会的到来与否主要依靠氢燃料电池汽车的普及程度。

氢燃料电池汽车目前主要是成本控制,为降低成本丰田一些核心部件均是自己制造,同时在反应催化剂上不断寻找替代品或者减少金属铂的用量。

氢燃料电池和纯电动一定是会处在共存的状态,必须要分析国家的环境加以区别,比如日本国内用电紧张,就不适合使用纯电动,而美国多以插电式混合动力为主。

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