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全球首辆“氢油”卡车问世 三环勇闯氢能汽车领域力促变革

2018-07-24 17:22:32 连迅

6月27日,世界首台常温常压液体有机储氢燃料电池物流车——三环“氢卡”在汉问世。这一卡车由武汉企业——三环集团、武汉氢阳能源、武汉金凰实业联合研制。

至此,国内氢能汽车领域又闯入一条“鲶鱼”,搅起一股“氢油”漩涡,与现有高压、低温储氢技术一起,构成氢能产业化的多元技术路径。

全球首辆“氢油”卡车问世 三环勇闯氢能汽车领域力促变革

三环氢卡不烧汽油,能量来自于氢能燃料电池

从外表来看,“氢卡”与普通卡车并无太大区别,内部却别有洞天:与燃油车不一样,“氢卡”没有燃油发动机,动力来自于氢燃料电池;与普通氢能汽车也不一样,氢卡没有储氢罐,氢则以“氢油”的形式,存储在“油箱”内。

全球首辆“氢油”卡车问世 三环勇闯氢能汽车领域力促变革

氢油加注站外形与现有加油站十分类似,建设成本低廉

“200升的油箱,可以装200公斤氢油,其中含12公斤氢,加注时间只需3分钟,跑400公里没有问题,可从十堰跑到武汉。而且由于没有发动机,开起来十分安静。”工作人员介绍。

全球首辆“氢油”卡车问世 三环勇闯氢能汽车领域力促变革

 氢卡生产方——三环专汽公司有着30余年的商用车制造经验,具备年产各类整车6万辆的能力,图为三环专汽生产车间

目前,市面上氢能汽车普遍使用的是高压储气罐,国内采用350个大气压,国外则采用700个大气压。而这一氢卡独创“氢油”技术,可在常温常压下进行液态存储和运输。

“氢油”是一种特殊的有机溶剂,利用不饱和芳香烃化合物催化,让氢气变成“氢油”,攻克了氢在常温常压下液态存储和运输这一世界难题。“氢油”不可燃、不挥发,即使把燃烧的火柴扔进去,也不会烧着。在行驶过程中,“氢油”汽车只排放水,没有污染。

最重要的是,“氢油”可利用现有加油站等基础设施进行“加油”,就跟加汽油、柴油一样。和700个大气压下的“高压氢”相比,“氢油”单位体积储氢量每升还要多出30%,可实现规模化安全运输,运输成本仅是目前长管车成本的四分之一。

专家评价,氢油技术是一种更贴近现实的路径,将加速“氢能时代”的到来。

当前,氢能汽车市场已进入群雄并起的“战国时代”:宇通客车、福田、成都客车、江苏奥新等企业,均已生产出氢能汽车。在郑州、张家口、江苏如皋、成都等地,已有氢燃料电池客车、货车或公交线路投入运行。不少商用车企业都在储备氢燃料电池汽车的技术。

●  “风乍起”,距“台风口”形成已不远

三环集团有限公司是一家湖北省属大型制造企业,旗下湖北三环专用汽车有限公司,有着30余年的商用车制造经验,建有集重、中、轻型、纯电动车底盘柔性化生产的总装配线,冲压、焊接、涂装、总装四大工艺齐全,具备年产各类整车6万辆的能力。公司还拥有自主的车身、车架、车桥等总成研发、制造能力。

扎根于全国汽车大省、强省——湖北,三环集团以大力发展新能源卡车为突破口,提前布局氢能汽车这一“风口”,并以氢油技术为突破口,杀出一条崭新的路径,将引发一整串产业链的变革。

去年12月,三环专汽便启动了氢燃料电池资质申报及样车开发,并选定武汉氢阳能源公司作为合作伙伴。今年6月27日,三环专汽的努力终于收获回报,全球首台常温常压液体有机储氢燃料电池物流车在武汉正式亮相了。

“氢能汽车与燃油车的关系,就好像iPhone与诺基亚,数码相机与柯达胶片一样,我们正处在氢能变革的前夜,氢油将会成为主流技术之一,下一步,我们将进一步加强产品研发,力求在市场上占有一席之地。”三环集团相关负责人表示。

●  氢能产业爆发将比想象中来得更快

氢能,被认为是“21世纪的终极能源”,氢能汽车,也被认为是氢能产业化的突破口,被寄予厚望。

“氢能电池、氢能汽车是公认的战略新兴产业,这是一轮重大机遇。”中国科学院院士、武汉理工大学校长张清杰曾表示。

然而,前途光明,道路却十分崎岖。据媒体报道,2015-2017年,国内总计生产了燃料电池乘用车、客车、专用车1911台,在我国超过2亿辆的汽车保有量中,简直不到“九牛一毛”。

另一则信息显示,截至2017年5月份,已经在日本上市两年之久的丰田氢气燃料电池车“爆款”——Mirai,至今的登记数量不足1500辆,在2016年底,该数据仅为1370辆。

氢能汽车为何叫好不叫座?氢能汽车离进入千家万户还有多远?氢能推广应用的“脖子”到底卡在哪里?

●  制氢:大量副产氢被当作废气烧掉,“中国不缺氢”

“中国不缺氢。”日前,国家千人计划专家、中国地质大学(武汉)教授程寒松介绍,我国能源结构,油少煤多,“神华公司一家产生的氢,就可供4000万辆汽车使用,而中国目前车辆总数还不到2亿辆。能提供工业副产氢的企业国内还有很多。”例如,中国有大量的氯碱工业,电解水时产生大量副产氢,现在大部分都被“点天灯”,当废气烧掉了。“这些氢如果能够利用起来,氢源不成问题。”据悉,在湖北,武钢、葛化等企业也有大量的氢气产生。

随着科技的进步,氢燃料电池的寿命、成本已不再是瓶颈。当前,世界最好的氢燃料电池,已在大巴上运行超过了3万个小时,基本与车辆寿命相同。

丰田的氢燃料电池轿车,可保证使用5000小时不坏,按一天开一个小时算,可以开十来年,与传统汽车寿命差距已经不大。

目前,中国已成为全球最大的燃料电池市场之一,有200多家燃料电池公司,尽管在经验、材料、控制等方面,与国外一流公司还有相当大的差距,但随着用量扩大,技术进步只是迟早的事。

制氢、用氢两端的技术难度已非不可逾越,氢能应用的“脖子”,就卡在储氢、加氢这些中间环节上。

●  储氢:高压、低温方法成本均太高

程寒松介绍,目前,全球氢气储运主要有三种路径:高压、冷冻,以及吸附。

最主流的储氢方法是高压。在欧美,储氢罐的气压标准是700个大气压,在中国为350个大气压。加氢站压力还要大一些,欧美是900个大气压,中国是450个大气压。

“高压是一种成熟的技术,包括丰田等国际知名公司都采用,但对储氢罐要求很高。要知道,一个家用高压锅的压力只有2个大气压,350-400个大气压压力有多大可想而知。”程寒松介绍,高压储氢罐用铝做内胆,外面用碳纤维缠绕。问题是,这种储罐太贵,离量产还比较远。

第二种方法是冷冻液化,让氢气在零下253摄氏度以下变成液体。上世纪80年代,美国航天飞机使用的燃料液氢,就是采用冷冻法制成的。这一方法的缺点,是制冷需要耗费大量电能。而且,制成的液氢无法长期保存。

这两种方法制备的,均为纯态液氢。在运输上,需要采用专用的“鱼雷管车”。而鱼雷管车也存在缺点,一辆鱼雷管车,拉十来个管子,只能运输不到300公斤氢气,而且充满一个鱼雷管,就要花费六七个小时,时间太长,难以规模化复制。钢瓶内的压力达到200个大气压,不能进入市区。此外,这种鱼雷管车特别贵,租一天就要1000元,成本太高。

●  氢油:氢能储运的另一条路径

氢气储运,还有第三种方法:吸附法。

程寒松介绍,这种方法将氢元素“粘”在某种材料中,不需要压力和冷冻,常温常压就能存储。

“金属材料,如钛铁合金、镁铝合金都可以形成氢化物。但这些材料是固体,吸附量有限。”程寒松介绍,业内数家企业已研发出“液体吸附法”。

第一类是以日本Chiyoda公司为代表,用苯或者甲苯作为吸附载体。“苯或者甲苯是非常强的吸附剂,一般要采用400摄氏度以上的温度,加入大量贵金属作催化剂。”

第二类是以德国Hydrogenious公司为代表,使用二芐基甲苯作载体。这种方法脱氢温度在320-350摄氏度,但是需要贵金属铂作为催化剂,铂在地球含量稀少。

第三类,是以程寒松创立的武汉氢阳公司为代表,利用有机不饱和化合物(储油)吸附氢气,生成烷烃类化合物(氢油)。这是一种较弱的化学吸附,可逆性较好,200摄氏度的温度下,就可以脱氢,且纯度较高。

在加氢工厂,储油吸收氢气变成氢油;在行驶过程中,氢油中的氢被释放出来,又变回了储油,循环利用。释放出的氢气与氧气在燃料电池中发生电化学反应,变成电能,这一过程中,只产生水,没有污染。

“氢油”技术,在高压、低温之外,开辟了氢能储运的“第三条道路”,解决了常温常压下氢能储运的世界性难题,且容易推广,没有安全和基础设施的问题。

氢油可用普通罐车运输,不但可以进入市区,且运输成本仅为高压氢成本的1/4左右。

●  氢:氢油加注站成本仅为高压加氢站1/50

氢能要最终抵达用户,离不开加氢站。450-900个大气压的加氢站,让人们“谈氢色变”。

国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强介绍,加氢站是制约氢能产业发展的关键。加氢站怎么批,怎么建,当前全国都还缺乏经验。

目前,国内在建的加氢站有8座。今年6月11日,湖北首座固定式加氢站已在武汉经济技术开发区破土动工。

这些加氢站大部分都建在郊区,除了对安全的顾虑之外,鱼雷管车无法进入市区也是重要原因。加氢难,打击了企业、个人购买氢能汽车的积极性。

“氢油”的加油装置,与现有加油站并无太大区别。只不过,氢油站有两个泵,一个往里加,把“氢油”加进车里,一个往外抽,把“储油”抽出来再利用。

在成本上,氢油加注站只有高压加氢站的1/50。据悉,在国内,建设一个高压加氢站需要投资1000万元-1500万元,且只能容纳约500公斤氢气,成本很高,而一个氢油加注站的建设成本在30万元左右,成本低得多,并且可以与现有汽柴油站并站,无须新建。

专家认为,氢能源的爆发期将会来得很快,快到不可想象。当前,大批能源公司,比如中节能、华能、南方电网、国网等,都在布局抢占氢能产业先机。

“氢取之不尽,用不之竭,用完了以后又变成水,并不会消失,是最好的能源载体。未来的经济将建立在氢能的基础上,正如现在全球经济都建立在石油的基础上一样,经济价值是无可估量的。”程寒松表示。

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