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水氢汽车是骗局?看看以色列是怎么做的

2019-05-30    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:预计到 2050 年,氢能源需求将是目前的 10 倍。预计到2030 年,全球燃料电池乘用车将达到 1,000 万?#23616;?1,500 万辆。由于市场潜力大,大企业加大研发,一些国家也加大支?#33267;?#24230;,力图通过发展氢能解决来能源安全,并掌握国际能源领域的制高点。
为了解决能源短缺、环境污染日益严重和经济可?#20013;?#21457;展等问题,洁净的新能源?#28034;?#20877;生能源的开发迫在眉睫。作为清洁、高效、可?#20013;?#30340;新能源——氢能,被不少国家、车企及学者认为是“终极新能源汽车解决方案”。
 
中国的氢能汽车在2001-2002年是最火的时候。当时美国小?#38469;?#25919;府对燃料汽车非常重视,认为这是变革性发展方向,美国车企都对氢能充满兴趣。在这一?#23576;?#19979;,中国汽车行业也掀起了一股燃料汽车热潮。2019年,氢燃料电池产业的发展借着相关政策像是踏上了风火轮。不仅资本市场一路高歌猛进,不少车企也是加紧布局氢燃料汽车。
 

 
5月23日一篇“水氢发动机在南阳下线”的文章,“车?#23616;?#38656;加水?#28034;?#34892;驶”“市委书记点赞”等关键词让这一新闻迅速引爆舆论,更多则是对水制氢的质疑声音。据?#21040;?#20154;士表示,“水氢”汽车理论上最大的优点在于不用高压储气罐,所用氢气“随制随用”。但汽车行驶时的功率会随时变动,如果突然需要提升功率,氢气供应需求猛增,如何保证“随制随用”的氢气能供应得上?另外,铝与水的置?#29615;?#24212;会产生大量热量,在密闭的反应罐里,这些热量如何及时散掉也是需要考虑的问题。水氢发动机的关键制氢?#38469;?#19987;利发明人表示目前该项?#38469;?#36317;离大规模的?#38469;?#24212;用还有一定距离。
 

 
目前我国燃料电池乘用车车型比较少,?#38469;?#19982;国外存在一定差距,但是商用车在续驶里程、燃料经济性、寿命等大部分?#38469;?#25351;标已达到国外先进水平。如今,处于世界智能交通革命最前沿的以色列,已成为燃料替代品和智能交通领域的知识,研究,工业?#22270;际?#20013;?#27169;?#24182;成为国际解决方案和合作的领导者。下面来一起来了解下以色列对于氢能燃料?#38469;?#26041;面的制氢、储氢、加氢等环节出?#33267;?#21738;些创新点。
 
以色列氢能研究最前沿
 
?#29575;?#19978;,这种“车载水制氢”?#38469;?#24182;不新鲜,在国内外早有研究,甚至可以追溯到上个世纪末氢燃料电池汽车概念萌芽的阶段。而“车载水制氢氢燃料汽车”最核心的关键?#38469;?#26159;,在车内重整制氢。重整制氢的方法主要包括两种,一种是甲醇-水蒸气重整,另一种就是使用金属化合物重整,常见的有三种金属粉末,硼氢化钠、氢化镁和铝粉。
 
探求可再生能源一直是以色列学术界的重点研究方向,以色列七所大学以及多个学院和政府研发中心早在20多年前便已经开始了此项挑战。经过不?#27010;?#21147;,近年来许多学术研究团体和私营公司已经?#39029;?#19968;些利用现有知识来创造可?#20013;?#33021;源的方法。
 

 
以色列取得了令人瞩目的成果。在以色列,有数百家公司和研究小组在这个替代燃料空间工作。在不久的将来,水可能成为氢燃料汽车的来源,这要?#34892;?#20197;色列科学家的一项科学突破。显然,生产不排放温室气体的氢需要将水分子?#33267;?#25104;组成它们的元素,但这一过程所需要的能量之多,甚至超过了氢燃烧能够产生的能量。因此,这种方案并不具有商业上的可行性。
 
针对这一问题,以色列本古里安大学的阿里克·尤奇利斯博士、伊里斯·维索利-费舍尔博士、以及海法以色列理工学院的阿夫纳·罗斯柴尔德教授领导的研究人员实?#33267;?#27682;燃料生产?#38469;?#21019;新突破。与之前生产方法不同,此次氢燃料生产创新不涉及太阳能,研究人员破解了在氧化铁光电极上过氧化氢(H2O2)的光化学?#33267;?#36807;程中发生的化学机理,采用环保方式分解水分子,以产生能量而不需要外部的催化剂。?#30473;际?#22312;帮助减少人类对碳基燃料的依?#28783;?#20851;键作用,推动了汽车行业的突破性发展。
 

 
其实早在2006年,以色列科学家新发明了一种装置,可以在汽车上用水产生氢来驱动汽车,使之成为零排放交通工具。这种装置由在美国明尼苏达大学工作的以色列科学家塔里克·阿布—哈米德与在以色列魏茨曼科学研究所工作的同事共同发明。
 
其工作原理是:通过水和硼发生反应产生氢,氢再进入内燃机燃烧或装入一个燃料电池发电。科学家说,为使硼和水发生反应,必须先把水加热到数百摄氏度,使其变为蒸汽。因此,车辆仍然需要?#25345;制?#21160;动力,?#28909;?#35828;电瓶。当发动机启动后,硼和水经过氧化反应产生的热量能够为进入发动机的水加热,产生的氢则可以从发动机转移并储存起来,用作启动燃料。氢在内燃机中燃烧或在燃料电池中反应时产生的水也可以收集并循环到车辆燃料箱里,使得整个过程在车上完成,真正做到无排放。硼和水产生的唯一副产品氧化硼可以再加工,转变成硼并循环利用。
 

 
相比“水氢”汽车,目前国际上更主流的氢能源汽车是采用燃料电池?#38469;酰?#38543;车装有高压储气罐,需要到加氢站加氢气。但因为种种原因,这些氢能源车的推广之路并不顺畅。氢气存储相关?#38469;?#21644;安全性指标高,导致加氢站的建设成本昂贵,直接困扰全球氢能源车的发展。2018年的数据显示,全球建成的加氢站仅300多座,其中大部分加氢站?#25216;?#20013;在日韩、?#20998;?#21644;北美地区。
 
以色列顶尖氢能燃料?#38469;?#20844;司
 
Engineuity
 

 
以色列Engineuity公司开发的一种装在内燃机驱动的车辆上的独特制氢?#38469;酰?#20811;服了与氢相关的所有电流?#25910;希?#25299;宽了混合动力汽车的开发研究方向。燃料动力系统采用普通的镁和铝金属生产氢能源的基础原料。这种氢燃料动力轿车的运行费用与普通轿车的差别不大,而且完全不产生任何污染。据以色列魏兹曼研究所一名教授称,安装在轿车内部的氢燃料动力系统可在高压下生产连续的氢和蒸汽流。该系统几乎可以解决轿车使用氢燃料存在的所有问题,包括制造、运输、以及存储问题。
 

 
这项?#38469;?#30340;基本原理说来也不复杂,金属线圈的尖端伴随着水被插入“金属蒸汽燃烧室”,水在其内被加热至很高温度,金属原子与水中的氧结合生成金属氧化物,而氢分子?#29615;?#31163;出来,与蒸汽一道被送入发动机。该过程中产生的固态金属氧化物废物,还可以收集起来用于冶金工业。
 
基于?#30473;际?#30340;轿车补充能量的方法也十分简单。轿车的机械装置将金属线卷?#19978;?#22280;,一?#32456;?#31354;吸入装置将之前产生的金属氧化物收集起来?#28034;?#20197;了。该系统除了具备比较便宜、燃料资源丰富、运动中产生氢以及零污染排放的个优点外,它还比其他的氢燃料解决方案更具?#34892;?#29575;。
 
GenCell Energy
 

 
GenCell是一家主要提供工业氢燃料电池的公司,专注燃料电池、氢、动力、替代能源、绿色能源、氨。这家企业的最独特的创新?#38469;?#26159;拥有一种氨分解器,能以极低的能耗率和效费比将氨转化为氢。这样的?#38469;?#20250;应用在未来的汽车工业,特别是在FCEV的燃料电池电动汽车领域。目前,已经?#24230;?#21830;业化的拥有局部氨分解能力的新一代燃料电池比传?#36710;?#20351;用液氢工艺的燃料电池拥有的更低的维护成本和燃料成本,从长远看,液氨燃料电池可以做长期的储备电源使用,而不仅仅是应?#21271;?#29992;电源储备。
 

 
2018年6月5日,GenCell Energy发布了GenCell A5离网电源解决方案,这是世界上第一个经济实用的柴油发电机替代品。GenCell A5电力解决方案是通过使用一?#33267;?#20215;且易于使用的液体燃料氨来释放燃料电池的能量,该公司的专利?#38469;?#20351;其碱性燃料电池对电信、公用事业、国土安全、医疗保健和自动化行业来说都很实用。
 

 
H2energy Now
 

 
大规模采用可再生能源作为能源最大的问题之一就是能源储存的难点和成本。如今,H2energy Now开发的?#38469;?#21017;是利用无线电波将水中的氢分离出来单独放置,然后用于提供电力等能源。这项?#38469;?#21463;到了?#35775;?#22269;家的广泛认可。
 
H2energy Now是第一家想到用无线电波实现氢能利用这一目标的公司。利用无线电波帮助分离氢是一项高效并且可大规模应用的?#38469;酢?#30740;究表明,基于无线电波的分子分离远比电解法高效,转化率可高达89%,而使?#20040;车?#35299;法通常只能获得水中60%的氢。这大大提升了其?#38469;?#30340;竞争力。
 
不过,这项看似完美的?#38469;?#20063;有自身的局限性。据《以色列时报》报道,H2 Energy Now公司使用的无线电波对天然气就并不起作用,无法从天然气中获取氢,但是现在市场上大部分商业生产的氢却都是从天然气中获得的。
 
NrgStorEdge
 
全球主要汽车制造商都在积极开发氢动力汽车,但高压氢安全问题和基础设施成本阻碍了这一市场的扩张。位于以色列耶路撒冷的NrgStorEdge公司是氢能车辆储能?#38469;?#30340;开发者。该公司拥有专利储能?#38469;酰?#21487;安全、廉价地用于零排放氢动力汽车,而无需高压来储存氢气,加速了零排放运输市场。
 
NrgStorEdge使用一种含水的、无毒、不易燃、可充电的NrgLiquid液体(甲酸钾和水),与特殊催化剂一起搅拌,并按需释放出氢气供燃料电池立?#35789;?#29992;。使用过的NrgLiquid通过另一种催化过程返回氢气,通过搅拌速度控制氢气流速。只有高压相关?#32771;?#22312;氢动力汽车和加油站被替换,其他系统保持不变。整个循环在接近环境条件下进行。
 

 
这种解决方案极大地提高了安全性,同时降低了氢的运输、基础设施和处理成本。该公司也得到了以色列政府和耶路撒冷发展局的批准和财政支持。
 
澳大利亚-以色列初创公司Electriq~Global
 

 
Electriq~Global已经开发出一种由60%的水组成的突破性燃料,是电池和压缩氢气的经济型替代品。Electriq所使用的是从水基燃料中提取氢,然后用于发电的?#38469;酢lectriq称,其提供的水溶液能量密度?#35748;?#26377;的电池系统更高,受环境温度和压力影响方面也更安全,这种新型燃料将使零排放汽车成为可能。
 

 
Electriq-Global系统包含三个关键要素:液体燃料(Electriq-Fuel)与催化剂(Electriq-Switch)反应以按需释放氢气,然后将乏燃料捕获并带回工厂,在那里用氢和水进行再循环使用(Electriq~Recycling)。该公司声称,在环境温度和压力下,整个过程?#23616;?#19978;是安全的。其能量密度是目前电动汽车使用的电池的15倍。该公?#20928;股?#31216;,与锂离子电池或压缩氢?#38469;?#31561;绿色能源竞争对手相比,这种新燃料可以以?#35805;?#30340;成本实?#33267;?#20493;的续航里程。
 

 
除了关键的水元素,Electriq开发的系统里还使用了四氢生物蝶呤(BH4)和自行研发的能够引发氢从混合物中产生的金属层。他们还推出了被称为Electriq~Fuel的燃料补充站方案,使用两个接管口:一个用来加入新燃料,另一个用来清除废液。那些用过的燃料将被送往工厂,并补充水和氢,这样?#28034;?#20197;重?#35789;?#29992;。其燃料解决方案可以让氢燃料电动车取代?#28304;?#22411;电池或高压压缩氢罐的需求。其?#38469;?#24102;来了驾驶里程、加油时间和燃料成本的显著?#32435;疲?#24182;改变了包括交通和能源存储在内的许多领域的游戏规则。
 
Electriq-Global总部位于澳大利亚墨尔本和以色列海法,在香港设?#26800;?#19977;个办事处。该公司研发的?#38469;?#33719;得了美国 - 以色列双边工业研究与发展(BIRD)基金的拨款。
 
总结
 
预计到 2050 年,氢能源需求将是目前的 10 倍。预计到2030 年,全球燃料电池乘用车将达到 1,000 万?#23616;?1,500 万辆。由于市场潜力大,大企业加大研发,一些国家也加大支?#33267;?#24230;,力图通过发展氢能解决来能源安全,并掌握国际能源领域的制高点。
 
 
关键词: 水氢汽车 以色列
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