博世：燃料電池動力總成是零排放出行的未來
來源：中國氫能源網(wǎng) 2020-09-11
據(jù)國外媒體報道：電動汽車的發(fā)展速度越來越快，它是減少交通產(chǎn)生的二氧化碳排放的重要途徑。但是，僅用動力電池驅(qū)動40噸重的重型卡車進行長距離行駛，其經(jīng)濟性如何？考慮到電池重量、較長的充電時間以及當今技術(shù)的局限性，動力電池電動系統(tǒng)并不是重型卡車的首選。
不過在不久的將來，即使是40噸級的卡車，也能以全電動模式行駛一千多公里。這其中的關(guān)鍵是博世燃料電池動力系統(tǒng)。當使用可再生能源生產(chǎn)的氫氣作為動力時，這種動力系統(tǒng)可以實現(xiàn)貨物和商品的氣候中立運輸。博世正朝著這個方向邁出第一步：開發(fā)燃料電池動力系統(tǒng)，重點是卡車應用，該公司計劃在2022-2023年開始生產(chǎn)燃料電池重卡。一旦燃料電池動力系統(tǒng)在卡車上站穩(wěn)腳跟，博世燃料電池動力系統(tǒng)將越來越多地應用于乘用車，理所當然地成為未來動力系統(tǒng)組合中不可或缺的一部分。
氫燃料電池技術(shù)構(gòu)成未來出行的關(guān)鍵組成部分的七個原因如下：
1）氣候中和（調(diào)和氣候危機）
在燃料電池中，氫氣與周圍空氣中的氧氣反應。該反應釋放的能量轉(zhuǎn)換為電能，用于驅(qū)動。熱量和純水是反應的其他產(chǎn)物。而氫氣是通過電解獲得的，由可再生能源產(chǎn)生的電能使燃料電池動力總成完全不受氣候影響。特別是對于大型、重型車輛，如果將生產(chǎn)、運行和處理過程中的二氧化碳排放量加在一起，燃料電池的碳足跡比單純的動力電池系統(tǒng)要好很多。燃料電池汽車除了氫氣罐之外，只需要一個小得多的電池進行中間緩沖儲存。這就大大降低了它們在生產(chǎn)中的碳排放量。
2）潛在的應用
氫氣具有很高的能量密度。一公斤氫氣的能量相當于3.3升柴油的能量。一輛乘用車要行駛100公里，只需要1公斤左右；一輛40噸重的卡車則需要7公斤左右。與柴油或汽油一樣，只需幾分鐘就能將空的儲氫罐裝滿并繼續(xù)行駛。在歐盟資助的H2Haul項目中，博世目前正與其他公司合作，建立一支小型燃料電池卡車車隊，并將其投入道路。除了移動應用，博世還在開發(fā)采用固體氧化物燃料電池(SOFC)技術(shù)的固定應用燃料電池堆。它們的一個預期用途是作為城市中的小型分布式發(fā)電站、數(shù)據(jù)中心和電動汽車的充電點。能源和鋼鐵行業(yè)也在計劃利用氫氣。
3）效率
動力總成的生態(tài)友好性和盈利能力的決定性因素之一是其效率。燃料電池汽車的效率比內(nèi)燃機汽車高出約四分之一。采用換能制動系統(tǒng)可進一步提高效率。由于能源生產(chǎn)和能源需求在時間和地點上并不總是一致的，風能和太陽能發(fā)電廠的電力往往因為找不到消費者，無法儲存而得不到利用，這就是氫氣的用武之地。剩余的電力可以采用分散生產(chǎn)的方式，隨時進行靈活的儲存和運輸。
4）成本
隨著生產(chǎn)能力的擴大和可再生能源發(fā)電價格的下降，綠色氫氣的成本將大大降低。由90多家國際公司組成的氫能委員會（Hydrogen Council）預計，許多氫氣應用的成本將在未來十年內(nèi)下降一半，使其與其他技術(shù)相比具有競爭力。博世目前正與初創(chuàng)公司Powercell合作開發(fā)燃料電池的核心—電堆，并使其為市場做好準備，隨后將進行制造。
5） 基礎設施
目前的加氫站網(wǎng)絡并不能提供完整的覆蓋范圍，但歐洲約180座加氫站已經(jīng)足以滿足一些重要運輸路線的需求。許多國家的公司都在合作推進擴張加氫網(wǎng)絡，并且通常都得到國家補貼的支持。在德國，政治家們也認識到了氫在經(jīng)濟脫碳方面的重要作用，并將其納入國家氫能戰(zhàn)略。例如，到2020年底，H2 Mobility合資公司將在德國建造大約100個公共加氫站，而歐盟資助的H2 Hail項目不僅在卡車上，而且還在計劃路線上所需的加氫站上開展工作。日本、中國和韓國也有全面的支持計劃。
6） 安全
在汽車中使用氣態(tài)氫是安全的，不會比其他汽車燃料或電池更危險。儲氫罐不會增加爆炸風險。雖然氫氣和氧氣混合燃燒，二者的混合物超過一定的比例是爆炸性的。但氫比空氣輕14倍，因此極易逃逸。例如，任何從汽車儲氫罐中逸出的氫氣，其上升速度都會超過它與環(huán)境中的氧氣反應的速度。在2003年美國研究人員對一輛燃料電池汽車進行的火災測試中，曾發(fā)生過閃電火災，但很快又熄滅了，車輛基本沒有受損。
7）時機
氫氣生產(chǎn)是一個成熟的、技術(shù)簡單的過程。這意味著它可以迅速提高產(chǎn)量，以滿足更高的需求。此外，燃料電池現(xiàn)在已經(jīng)達到了商業(yè)化和廣泛使用的必要技術(shù)成熟度。根據(jù)氫能委員會的報告，只要有足夠的投資和政治意愿，氫能經(jīng)濟可以在未來10年內(nèi)具有競爭力。
