氫能源的發展歷程和趨勢,仍面臨這兩大困難
快起步新能源汽車資訊 電動汽車迅猛發展的同時越來越多的從業人員發現電能驅動的弊端,氫能源作為更環保燃料被更多人拎上桌面,那么氫能源是如何發展,又會成為未來能源主力么?
氫能是一種二次能源,它是通過一定的方法利用其它能源制取的,而不像煤、石油、天然氣可以直接開采,今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到,如果能回收利用工程廢氫,每年大約可以回收到大約1億立方米,這個數字相當可觀。
氫能是公認的清潔能源,作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。重量最輕:標準狀態下,密度為 0.0899g/l,-252.7℃時,可成為液體,若將壓力增大到數百個大氣壓,液氫可變為金屬氫。導熱性最好:比大多數氣體的導熱系數高出10倍。普遍元色:據估計它構成了宇宙質量的 75%,除空氣中含有氫氣外,它主要以化合物的形態貯存于水中,而水是地球上最廣泛的物質。據推算,如把海水中的氫全部提取出來,它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。回收利用:利用氫能源的汽車排出的廢物只是水,所以可以再次分解氫,再次回收利用。理想的發熱值:除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,為142,351kJ/kg,是汽油發熱值的3倍。燃燒性能好 :點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃范圍,而且燃點高,燃燒速度快。
氫能源的發展其實并不是近幾年才興起,人類從發現氫到今天,足有數百年歷史,而利用氫做動力源都有近300年時間,至今仍然是一個停留在一個看不見前景的初步階段。
下面大家看下這個足有數百年的發展過程:
1425年,瑞士人Paracelsus(煉金術士及藥物學家,達芬奇及哥白尼的崇拜者及研究者)記載硫酸和鐵結合,會產生了一種氣體,當這種氣體被生產出來時,它會釋放出巨大的壓力。
1806年,瑞士人(法國人)Franois Isaac de Rivaz(發明家)就完成了氫內燃機車(比卡爾本茨還早快數十年)
1824年,法國人Nicolas Léonard Sadi Carnot(物理學家,卡諾循環的創立者)根據Franois Isaac de Rivaz的機器,開創了熱動力學,成為內燃機日后發展最關鍵的節點之一。
1839年,英國人 William R. Grove(物理化學家,從前在Humphry Davy那里工作)發明了真正意義上的燃料電池,而且就是氫燃料電池,取名為氣電池。
1889年,英國人Charles Langer正式命名燃料電池 。
1932年英國物理學家Francis Bacon發明了氫氧燃料電池,命名Alkaline ,到了50年代實現了5kW的功率輸出。
20世紀五十年代,GM開始研發現代意義的氫燃料電池汽車,1967年完成了工作,命名為Electrovan。
1974年,日本東京都市大學(從前叫武藏工業大學)完成Musashi 1武藏1號(到1997年為止,搞到第10代),是日本最早生產氫燃料電池車的單位。
1984年,西德戴姆勒公司聯合多家發布Mercedes 280 TE,可用雙燃料,汽油或者壓縮氫氣,在5500轉時產生120Kw的功率輸出(比2017年豐田的未來(首次出現在2014年)還要高6Kw,直接用壓縮氫氣可以實現更高的動力輸出)
進入90年代后,參與者越來越多,1991年,馬自達展示全鋁鑄氫燃料發動機。
豐田第一臺,氫燃料電池車,出現在1997年FCHV-1(氫燃料混動電池車一號),采用氫燃料電池和鎳氫電池混合動力,氫燃料電池只有25Kw的功力輸出 ,比馬自達晚6年。
2000年后,大眾Volkswagen Bora HyMotion,液氫加異步電機,實現了最高90碼(MPH)220KM的續航(項目開始于1996年)。
2000年,現代也發布了自己的第一代氫燃料電池車。
1990年以后還有GM(中間斷了一陣),福特,克萊斯勒,ZEVCO等等參與。
直到今天,盡管少數車廠宣布少量投產,事實上還沒實現真正的成熟:
一是技術和材料的短板問題。目前我國的氫能源燃料電池的催化劑、質子交換膜以及炭紙等都需要通過進口獲取,而且這些還被國外壟斷。在建設加氫站過程中,相關基礎措施不足,核心技術和基礎設施,都在不斷增大燃料電池的成本,導致我國目前只是建設成功了10座加氫站。我國應該加大研發力度,研究核心技術,開發出屬于自己的技術,從本質上來支持和引導氫能產業的發展。
二是氫能產業政策體系尚未形成。國家有關規劃只是從戰略上把氫能產業納入其中,并沒有形成能引導氫能和燃料電池發展的政策體系,所以氫能產業和燃料電池的發展并沒有強大的政策支持,導致停滯不前。我國政府應該加快相關政策法規的制定,出具操作性強的實施細則來支持氫能產業餓和燃料電池產業的發展。
目前,除了廣東佛山與云浮,上海、江蘇如皋、浙江臺州、湖北武漢等地均已經出臺支持氫燃料電池汽車的發展政策,隨著國內的燃料電池企業、車企、能源集團等紛紛入局,國內的氫能產業將迎來新一輪的爆發。