氢能与锂电池想比有哪些明显的优势?

2019-12-05      2375 次浏览

氢能这几年非常热,各个媒体或各个机构都在追捧这样一个新的产业。事实上,氢能在整个新能源领域是才刚刚起步的行业,大家为什么关注氢能?我首先谈一谈氢能的发展背景。


为什么氢能受关注?


我们国家目前的石油对外依存度逐年升高,到2018年对外依存度接近70%,前段时间美国要对伊朗进行石油封锁,这样会影响到我们国家的能源安全,特别是石油这么大规模对外依存度。


前一段时间工信部副部长到广东做氢能源产业调研发表观点,我们国家发展新能源汽车是战略问题,到2018年时候接近100万辆,对于新能源汽车这几年锂电池汽车发展得非常迅猛,当然也带来了相应的问题。


我们大家印象非常深刻的是,特斯拉在地库里自燃,引发周边燃烧,锂电池汽车发生燃烧,这样引发了社会非常广泛的关注。作为锂电池,这是汽车行业存在的广泛共性。


另外一个方面,现在也是比较难以解决的问题,就是利用电动汽车和废旧电池进行储能,我个人的观点,可能在实际操作当中会面临很多难度。比如电动汽车拆下来的电池性能参差不齐,集中大规模储能的时候安全问题会引起更多的关注,一旦出事,会引起更大的问题。


氢能源其实主要集中在汽车领域,我们国家的汽车保有量非常高,2018年已经达到2.4亿辆汽车。汽车在总的环境污染当中占的比例也非常高,我们面对空气污染问题非常严峻。这跟我们国家能源结构密切相关,煤炭占一次能源比例非常高。煤在发电的过程通过燃烧会产生氮氧化物、硫化物、二氧化碳,煤的清洁利用,氢能是很好的方案。


前两天我在大同,大同要做产煤不见煤新的能源产业的典型,这个确实比较难,而且大量煤的使用量。氢能对于整个产业的一次能源的转型提供了一种思路,也就是我们可以把煤这样一种固态燃料变成氢气固态燃料,用在交通领域,会带来很大好处。


因为煤转化成氢气过程中,不会有氮氧化物、硫氧化物排放到空气当中,对于我们改善空气质量是有非常大的帮助。这是我们氢能产业希望它能达到这样产煤不见煤的趋势。


氢能产业真正引起关注的是我们在交通领域,即汽车领域。目前专注于氢能产业的,从国际上讲,国际上主流的汽车生产厂商都在关注,而且已经持续关注20、30年了。


对于我们国家来说,其实氢气的产能是非常大的。我们国家到2018年氢气的产能接近2000万吨,但是我们这么多的氢气去到哪里?基本上是作为我们工业过程用气用掉了,工业合成氨、合成甲醇、石油炼化等于过程中用掉了。


山西是最大的焦炭生产的省份,生产焦炭的过程中也产生氢气,也没有完全用完,可以拿回去,把它烧掉,用它的热能,但没有把它真正算成氢能,只作为热能。真正使用氢气使用就是航天,利用氢能。但是氢气整个使用环节当中占的比例非常小。


氢能和燃料电池密不可分,把氢能作为燃料烧掉,也会产生氮氧化物的排放。但把它作为一个电化学的应用,用在燃料电池上,这个过程就不会产生排放,只有水产生,这个过程是一个完全清洁的。


燃料电池汽车是负污染


最近几年为什么国内对氢能的热情突然高涨起来,跟国际上氢能汽车产业化进程密切相关。2015年丰田发布了量产车型,受到了业内广泛的关注。这几年国家清能产业蓬勃发展,这里要讲一讲氢能源汽车的好处。


氢能源发动机其实是具有电池的特点,也具有传统内燃机的特点,比较了传统燃油发动机,以及氢燃料发动机两个系统的对比。散热系统,有后面的发电系统,是这样的一个过程。它的核心只是在气缸、燃油在气缸内燃烧推动活塞运动产生动能,只要使用空气作为氧化剂,空气中的系统,同样也有散热系统,后面产生的电能通过变电,供到终端使用端这么一个环节。


区别是核心的部分只是发动机。这个架构上和我们汽车燃油发动机非常类似,但是它的原理跟电池一样,是电化学的原理。通过这样原理,电动汽车相比,它有非常多的优势。


与锂电池车比较,能量密度高,每公斤可以到1KW以上,相对于燃油发电机系统,效率非常高,燃油效率可以到2030%,燃料电池可达4050%,能量使用效率上讲有优势。


当然燃料电池汽车最大的优势是清洁,它的使用环节是只产生水,叫做零污染,实际过程当中是要使用空气,空气含有污染物,包括颗粒物,燃料电池要经过化学工艺,经过加湿,排出的空气是非常清洁的。这个环节可以叫做负污染的使用。


从氢气的产生过程讲,即使用煤制氢,也不会产生硫氧化物。回收环节里面主要是固态这样的物料,不会产生有机物、挥发物这样的污染,回收也简单。


另外两个优势,就是相对于锂电池车而言,一个是它不改变用户使用的习惯,我们加气的时间,跟加油是相当的。正常加氢跟加油一样,特别是驾乘体验上也是,使用锂电池车有里程焦虑,或者在北方到冬天不敢开空调,燃料电池车只是氢气瓶当中氢气储量有关系,没有这样一些顾虑,中间供暖是使用燃料电池。这些优势相对于锂电池车而言,使用上是有一定的优势的。


面临的问题


氢能源车发展到目前也面临一些问题,特别是目前成本相对高,跟传统的燃油车或者跟锂电池车比,成本高,产业还没有完全成熟。


这几年,国家也在对氢燃料电池车的发展有相当力度的扶持。包括2009年发布新能源汽车补贴的办法,锂电池车的补贴和燃料电池车的补贴,但到目前为止还没有一台氢能源车拿到补贴。


目前氢能产业的发展主要集中在几个大的区域。珠三角、长三角、京津冀、华中地区,山西发展力度也非常大,西部地区也在关于这样一个产业的发展,也取得了一些成绩。


从整个产业来讲,分为上下中游产业。上游包括制氢,中游环节加氢,加氢站的建设,下游涉及氢燃料电池的发展。国字号的大企业纷纷加入到这个产业链当中,对这个产业链的推动力量非常大。


目前面临的另一个难点是加氢站的网络。车造出来了,加氢站在哪里,如果没有,用户很难采购氢能源车辆。如果大量建造这些加氢站,没有车辆加,加氢站又难以存活下去,是非常大的问题。


目前在佛山、云浮也存在这样的问题。有些地方有车辆,已经有布局了,但是加氢站不够,上海加氢站只有三个,在广州只有一个加氢站。在佛山和云浮有了加氢站,还没有车辆布局,这样商业模式就很难维持下去。好在中国加氢站发展非常快。


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