吉利遠程近期發布產品中包括遠程星瀚G醇氫電一體重卡,被譽為“下一代氫能重卡”,通過甲醇重整制氫,氫燃料電池發電,電驅動車輛,創造性地將醇、氫、電融合在一起,為解決氫能在制儲運中存在的痛點提出了更具執行性的創新方案。
這么高大上的宣傳讓卡車技術前線分外振奮,仿佛看#到拂曉的一道光。經過一番努力搜索,卡車技術前線了解到以下信息。
2018年10月25日,東風特汽和蘇州氫潔電源科技有限公司聯合生產的全球首臺基于甲醇重整氫燃料電池輕型卡車在昆山舉行正式投入商業運營。
2020年8月,廣東能創科技與一汽解放新能源公司合作研制成功我國首臺甲醇在線制氫+氫燃料電池組合動力系統重型商用物流車。
愛馳汽車之前推出過一款電動超跑RG概念車,使用甲醇重整燃料電池技術,理論續航里程可達1200km,百公里加速僅2.5秒。
甲醇重整料燃料電池技術主要是解決儲氫的困難,同時可利用現有甲醇產能,但同樣存在多種困難問題。
主要供應商很少,后文詳細介紹。
《道路機動車輛生產企業及產品公告》(第371批),遠程新申報甲醇重整制氫載貨車及底盤各1輛。
動力方面,整車搭載廣東能創生產的甲醇重整制氫發動機、博世氫-空質子交換膜燃料電池;匹配微宏動力錳酸鋰蓄電池,配裝蘇州綠控傳動TZ310XS-LKM0824永磁同步電機,額定功率112kW,峰值功率246kW,最高車速89km/h。車輛可外接充電。
圖片中最引人注目的是駕駛室背后的儲罐,猜測是儲存甲醇的。
甲醇,Methanol,化學式CH3OH,基本有機原料之一。
甲醇重整是甲醇與水蒸氣在一定的溫度和壓力條件下,通過催化劑發生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應,生成氫和二氧化碳。
甲醇重整制氫燃料電池(高溫質子交換膜燃料電池)技術是將甲醇重整制氫裝置應用到高溫質子交換膜燃料電池上的技術,其基本原理是使用甲醇(水溶液)作為燃料,氣化后通過重整器將甲醇(水溶液)轉化為氫氣混合氣(富氫重整氣),在高溫質子交換膜燃料電池電堆中氫氣與空氣(氧氣)發生電化學反應對外輸出電能。
甲醇重整制氫燃料電池在功率密度上不如氫燃料電池,但在儲能密度與經濟性方面,甲醇重整制氫燃料電池比純氫燃料電池更具推廣優勢,從應用難度上看,甲醇重整制氫技術更易實現。
當前國際主流的甲醇重整制氫燃料電池技術主要有鈀膜提純氫燃料電池以及富氫高溫燃料電池2條技術路線。其中富氫高溫燃料電池路線為最新并在研的技術路線,該技術基本來源于德國SerEnergy,自2006年開始研發,該技術最終實現成果轉化,已經基本上形成產業化,例如在2019年搭載丹麥藍界科技BlueWorld提供核心部件燃料電池的全球首款甲醇燃料電池Nathalie超跑開始量產。目前該技術及產品的代表有德國SerEnergy、丹麥BlueWorld、浙江博氫、中科院大連化物所等企業單位。(本段內容摘自摩氫科技網站)
甲醇重整燃料電池在車用方面主要是作為車載增程器。
卡車技術前線經檢索查到的甲醇重整燃料電池技術供應商主要有以下三家,后文詳細介紹。
-廣東能創科技有限公司(有車載系統)
-上海博氫新能源科技有限公司(有車載系統)
-摩氫科技有限公司(主要為發電系統)
2020年8月,廣東能創科技與我國一汽解放新能源公司,合作研制我國首臺甲醇在線制氫+氫燃料電池組合動力系統重型商用物流車。比較氫罐儲氣方案,該技術方案可大幅度增加車輛的行駛里程。
廣東能創科技有限公司將“甲醇重整制氫技術”和“燃料電池發電技術”整合,應對不同的場景需求,研發并制造各種制氫設備以及氫能發電設備,突破了氫氣的“制、儲、運、充”等安全技術瓶頸。與一汽解放合作研發的首臺甲醇重整制氫燃料電池動力總成重卡物流車,車內采用的在線制氫裝置為HG36(適配60kW燃料電池)。
2020年8月14日,廣東能創科技有限公司舉行了車載甲醇水重整制氫系統的媒體見面會,能創自主研發的車載甲醇重整制氫系統在測試階段取得了圓滿成功,該成果的落地表明將“甲醇重整制氫技術”和“燃料電池發電技術”整合作為重卡的動力驅動單元技術獲得重要突破。
2022年9月20日,由機械科技成果評估中心聯合組織召開了“甲醇重整在線制氫技術科技成果評價會”,甲醇重整在線制氫技術順利通過成果評價。
車載甲醇重整制氫重卡動力總成系統
廣東能創科技與一汽解放合作研發的車載甲醇重整制氫系統重卡動力總成是世界首創運用甲醇水作為燃料,經過高溫催化反應產生氫氣,在輸送至氫燃料電池進行發電,產生電能,從而為整車提供動力的重卡動力系統。
經過多次測試后,這款車載甲醇重整系統測試結果已達到了多項國內領先、國際一流的技術指標:
(1)產氫量提升至650L/min-1200L/min;
(2)啟動及關機時間大大縮短至30分鐘內,冷卻時間縮短至1小時內;
(3)氫氣使用壓力降至0.1MPa,增強氫氣使用的安全性;
(4)同等發電量情況下,產氫機的體積相當于氫罐體積的三分之一;
(5)產氫機的用氫成本僅為使用純氫的三分之一左右。
HG系列車載甲醇重整制氫系統-車載應用
產品規格
上海博氫新能源科技有限公司(蘇州氫潔電源的母公司)與東風汽車合作,創新研制30kW甲醇重整氫燃料電池輕型卡車,早在2017年就獲工信部《新能源汽車產品公告》,納入《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(2018年第3批)和《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》(第十七批)。
2018年10月25日,全球首臺基于甲醇重整氫燃料電池輕型卡車在昆山舉行正式投入商業運營發布儀式,該車是由東風特汽和蘇州氫潔電源科技有限公司聯合生產。
在獲得公告后,蘇州氫潔電源科技公司的母公司上海博氫新能源科技有限公司開始組織批量生產,在昆山國際車展發布的車輛系首批量正式投入商業運營的車輛。2020年12月博氫新能首輛30kW甲醇重整氫燃料電池廂式運輸車亮相東博會。
博氫集團成立于2016年6月,由1998年創辦于加拿大的Palcan Energy Corporation和2004年創辦于上海的博源燃料電池(上海)有限公司發展而來。在燃料電池領域有20多年的開發經驗,在供氫、儲氫、用氫方面有多年的探索,最終選擇在甲醇重整制氫的方向上進行了深入研發。
博氫集團針對多樣化的市場,已經成功研發出各種不同功率的甲醇重整氫燃料電池系統,并獨立掌握電堆、雙極板、重整器等核心部件的專有技術(專利)和生產制造工藝。博氫的“甲醇重整制氫及氫電混合燃料電池系統技術”獲得部級科學技術發明一等獎。
摩氫科技有限公司是以甲醇重整制氫技術、富氫燃料電池技術為核心,集研發、設計、生產與運營的高科技創新企業。用甲醇(CH3OH)為能源燃料,將重整制氫技術和燃料電池發電技術耦合集成?! ?/p>
摩氫科技公司在移動式領域采用高溫燃料電池技術,戰略投資BlueWorld(丹麥)藍界科技甲醇燃料電池有限公司,并與清華大學、中國兵器裝備集團自動化研究所等院校機構緊密合作,研發出體積緊湊、模塊化、移動性強、串并聯組網方便、功率大的MBT系列甲醇制氫燃料電池系統,可在汽車增程、船舶動力上形成氫電混合系統,車載APU輸出動力的同時也可對外輸出電力,有效地解決應急發電、救援救災、搶險搶修等領域需求?! ?/p>
摩氫科技聯合廣船國際集團、中國船級社、清華大學、西安交通大學等共同申報國家工信部產業項目,將拓展船舶、重卡、大功率應急發電車等領域應用。
氫應用面臨著高昂的儲氫運氫成本及基礎設施建設成本。甲醇作為氫的載體,以化學鍵的形式將氫存儲在液態的甲醇和水中,使用時按需動態制氫與發電,可規避了傳統氫能應用中儲、運、加難的問題和安全性隱患,極大降低了用氫成本。
甲醇能量密度高,是理想的液體能源儲運方式。從氫儲量來講,每噸甲醇與水重整可制出超過180公斤氫氣,較之高壓或低溫液態儲氫方式具有更高的儲氫能量密度。。
甲醇水通過重整得到的副產物僅為少量的水及二氧化碳,相較于燃油機而言,低碳環保,不產生氮氧化合物(NOx)、硫氧化合物(SOx)等空氣污染物。
甲醇重整制氫燃料電池技術兼顧了甲醇燃料的便利性、安全性,能沿用現有能源基礎設施和保障體系。
氫燃料電池系統的氫氣供應通過甲醇和水的混合液的重整化學反應獲得,氫氣再進入燃料電池電堆發電,做到了氫氣的“即產即用”,高效率,低成本。
國內多家企業已在研發制造方面布局,預計2023年下半年完成量產計劃,推動甲醇重整燃料電池技術商業化。
甲醇重整燃料具有電池發電成本低,CO2排放僅次于純氫等優點,但是制氫過程中涉及金屬腐蝕、甲醇泄露等問題,且碳排放不可避免。
所以,最大的問題是甲醇不是零排放,所以即使得到應用也屬于中期過渡路線。
另外卡車技術前線有一個疑問,難道吉利打算放棄自己一直主推的甲醇內燃機嗎?
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