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刘科院士:百年后再上“战场” 电动车、氢能车能否反败为胜

日期:2021-05-21    来源:氢能观察

国际新能源网

2021
05/21
08:37
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关键词: 氢燃料电池汽车 电动汽车 新能源汽车

一百年前,电动车在与燃油车的斗争中惨败。当再次面对历史转折点,新能源车能否扭转败局?澳大利亚国家工程院外籍院士刘科给出了氢能汽车的取胜之匙。

经统计,2019年,我国石油总消耗量6.96亿吨,中国自产2017年仅有1.91亿吨、2018年仅有1.89亿吨,石油进口5.05亿吨,对外依存度达到了72.7%。尽早普及新能源车辆、减少石油依赖,成了我国迫在眉睫的需求。在一百年前,欧美就已经尝试用电动车取代燃油车,《纽约时报》曾这样评论电动车:“它经济,不排放废气,是理想的交通工具”。

虽然早期深受市场认可,但随着燃油车的量产,20世纪30年代,电动车便迅速销声匿迹。直到近百年后,电动车才又焕发生机,但和燃油车相比,仍然存在诸多劣势。

“因为石油不够及污染等问题,人们寄望于用电动车取代燃油车,但事实上电动车与燃油车之争在一百年前就已经开始了!”刘科表示,电动车以惨败收场最主要的原因在于,电池能量密度低、电动车量产成本不降反升,而液体燃料储运成本低,且内燃机量产后成本大降,成为一百年前压垮电动车的最后一根稻草。

电动车还是存在诸多问题。到2023年,我国电动车报废量将增至43.9万辆,而电动汽车回收再利用体系进展缓慢,存在严重环境风险与隐患。目前,我国可再生能源在新增电力供应方面的占比逐年增加,全球主要国家也都制定了相应的新能源发展目标和燃油车退出计划。政府逐步优化补贴方式、逐步退出新能源车的补贴,并且正在加强对研发的投入。活跃的市场行为能够加快新能源车的迭代和升级,中国供应链完善,电池技术、电机技术、功率半导体等领域产业化进展较快。此外在自动驾驶、辅助驾驶等领域,中国由于信息技术产业的飞速发展具有一定领先地位,中国的新能源汽车呈现多元化发展,新能源技术百花齐放的气象。

在众多新能源车发展路线中,氢燃料电池车引起了业界的关注。它主要的优势是发电效率高、排放仅为水蒸气。随着技术突破,氢燃料电池中贵金属的使用明显下降,且贵金属回收技术成熟,如能量产,将可大幅度降低成本。但是氢能运用的痛点一直存在,那就是储运、基础设施建设、安全隐患!

储氢运氢成本高、能量密度低、储罐及管路均需要特殊材料防止氢气的侵蚀渗透,同时,加氢站占地面积大,基础设施投资高昂,5亩地的加氢站,投资便达到了2000万元。德勤和巴拉德公司的咨询报告曾指出,现有氢能的使用方案,整体能源效率仅为4~25%;氢气压缩、运输、存储环节带来的效率浪费高达50%;而液体燃料的储运环节,效率高达99%。

刘科指出,甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体,1L甲醇的产氢量是1L液氢的2倍,甲醇成本和来源可靠并运输方便、可长时间储存。以甲醇为原料,将小型的甲醇重整制氢设备与燃料电池进行高度集成,氢气即产即用,实现即时制氢发电,可避开燃料电池的商业化瓶颈,其中,甲醇氢能系统在成本和规模化方面的优势突出,发电成本不到1.5元/kwh。

“甲醇氢能将会是未来5G供电和分布式能源的发展方向!”刘科表示,5G基站能量需求达4G的3倍以上,为基站供给能量刻不容缓。电网输电在基建、设备成本、运营成本等方面都不具备优势,而甲醇储氢,可实现“一箱供一站”的分布式供能系统。目前,一代发电系统已在广东地区示范,依托其团队开发的甲醇在线转化系统和高效发电集成系统的二代发电系统样机在年底可完成技术示范。

在大型货车运用场景方面,纯电物流车、纯电卡车由于电池能量密度限制,存在里程焦虑,且冬天为保证电池最优工作温度,无法供暖。而甲醇氢能为基础的醇氢动力增程,能够让新能源物流车、卡车实现长距离输送,目前,增程混动相关的整车技术,已有较为成熟的解决方案。

刘科强调,甲醇的储存、运输技术已在全国多个省市示范成功,现有加油站简单改造即可完成。而醇水溶液的储运,相当于储运64 wt%的酒精,相关技术更为成熟。也可在地下停车场自行搭建甲醇氢能发电系统,无需电网扩容,实时发电供给充电桩电力。

最后,刘科表示,电动车、燃料电池车尽管都存在着各种挑战,但二者都将会是未来能源技术的发展方向,并且满足不同的市场需求。电动车未来的突破点可能在应用端,氢燃料电池车面临的痛点是氢气的储存和运输。推动“甲醇氢能”,通过甲醇转化制氢,氢燃料发电与锂电互相补充,将成为解决氢能储运问题的方案之一。


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