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未来新能源汽车布局:南电北氢,为什么是氢燃料电池汽车?

2018-12-07 11:57 来源: 訚侃

氢何德何能?

未来新能源汽车布局:南电北氢,为什么是氢燃料电池汽车?

首先直击核心话题——氢能。不仅是汽车,整个能原业堵把氢能当撒未来的终极能原解决方案这究竟是为什么呢?在此有必要再科普一下。

第一,当然是清洁。氢(H)在元素周期表中位于第一位,氢也是自然界中分布最为广泛的物质,占了宇宙质量的75%。当氢与氧发生化学反应释放能量之后,唯一的产物就是水,完全是零污染。而现在咱们使用的主要能源里都含有碳元素(C),由此所产生的二氧化碳排放是造成全球升温的罪魁祸首。

回顾人类能源的发展史,其实也是一部生产力发展史。从农耕时代燃烧牲畜粪干、秸秆茅草,到今天使用的煤炭、石油、天然气,人类社会的发展是随着能源进步而进步的。细细研究其发展,可从中发现一些规律:首先是能源的形态变化,煤炭等是固体,石油为液体,而天然气为气体,能源更替是从固体到液体再到气体这样一个过程,而氢气自然归属为气体。另外,从不同时期主要能源的碳氢构成比例变化来看,煤炭、柴薪的碳氢比为1:1,再看以丙烷和丁烷为主要成分的石油,它的碳氢比约为1:2,天然气的碳氢比则为14,可见其中氢的比重是越来越高。所以可以这么说,能源的演变实际遵循的是一个减碳增氢的发展路径,而最理想的终极形态,自然就是氢。

第二,氢能非常好用,具体表现在它的能量密度大、可储存、可再生、好转化且转化效率高。这里所说的好用,是指氢作为类似电这样的二次能源,或者说是能量载体、储能介质,它先天所具备的应用优势。比如,怎么将澳洲过剩的电力输送到咱们这里来使用?最好的办法一定不是建跨洋电网,而是把电能通过电解水来制氢,再将氢海运过来。再比如,目前咱们国内就有大量的可再生能源(包括风能、水能、光伏,高达上千亿度)被白白浪费了,原因是这类可再生能源发的电受环境影响极不稳定难以并入电网,要利用好这部分电能,最好的办法也是先将其分布式制氨储存起来,或者就地利用,或者运输到其他地方使用。再举一个例子,日本为什么这么积极发展氢燃料汽车?其中有一个原因,就是它可以能用来抗灾避险,一旦地震海味造成停电,氢燃料电池汽车就可变身为一个小型储能电站,为家庭提供应急电力。

未来新能源汽车布局:南电北氢,为什么是氢燃料电池汽车?

氢何去何从?

好了,现在转到第二个话题,氢从哪里来?

我国是最大的氢气生产国,据统计2017年我国氢气产量约为2100万吨,超过世界总产量(6000万吨)的1/3。从全球范围来看,96%的氢气都是来自于传统能源的化学重整,比如天然气蒸汽转化、甲醇裂解、氨分解、焦炉煤气回收等等,剩下的4%则来自于电解水制氢,因为这样成本较高。那么生产出来的这些氢干嘛用呢?65%被作为原料氢用于生产合成氨和甲醇,33%被用于石油炼制的加氢环节(这也让我们的汽油越来越清洁),只有大概2%被当做直接能源来使用(比如火箭推进器燃料、氢然料电池车辆)。由此可见,目前氢的应用,更多是基于它的化工特质,而非能源属性。

未来氢能如果能得到广泛应用,这个产业格局肯定会有很大变化。在初始阶段,氢能还是更多来自于工业副产品或由其他能源形式的转化,将来很有可能变为主产品,最终取代煤炭和燃油。不信您就上网查查看,已经有煤制氢的大项目上马了。但是同时也要提醒大家注意的是,氢能应用是否能真正实现低碳甚至无碳,要从整个产业链来综合评判,尤其要把制氢过程产生的碳排放考虑在内。前面所提到的化石能源重整制氢方式,可都是要产生CO2的,要想办法将其捕获并封存。用电解水制氢当然没有这个问题,但是这个电又是怎么来的呢?氢能贵吗?问得好。目前国内加氢站的氢价格大概是40-50元/kg,一辆氢燃料电池乘用车的能耗大概是1kg/100/m,这样算也就是40-50元/100km,和燃油车相差不多。但是目前氢能的应用还停留在示范阶段,将来真正实现产业化之后,肯定要在政府指导下利用市场这个杠杆来重新进行调节。仅从氢能获取以及相关基础设施的建设来看,通过技术进步来降低成本仍有不少想象空间。

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