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多重优势 爱驰甲醇制氢燃料电池系统

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  [汽车之家 技术] 在今年成都车展上,爱驰汽车的首款产品--爱驰U5(参数|询价)亮相并公布了预售价格。不过今天,我们并不是来为大家介绍这款SUV的,而是来和大家聊聊爱驰汽车正在积极推进,并即将搭载在爱驰U5底盘上的甲醇重整制氢燃料电池系统。

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  2018年,我国原油对外依存度高达70%,天然气对外依存度超过4成,通过多种能源动力技术路径的对比和分析,爱驰汽车认为氢燃料电池是目前能够完全摆脱石油依赖的选择,其清洁度高、环境适应性好,燃料加注时间短,都是氢燃料电池系统的特点。但是氢燃料电池系统的缺点也很明显,那就是成本高昂,安全性能不稳定,再加上基础设施建设成本也非常昂贵,很难在短期内实现商业化的普及和应用。

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  今年3月,工信部等八部委联合印发了《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》,将推动我国汽车工业由动力多元化向燃料多元化的转变,就在近日于上海举行的第二届中国国际进口博览会期间,爱驰汽车也带来了目前已搭载于旗下电动跑车——Gumpert Nathalie,并即将搭载在爱驰U5底盘上的甲醇重整制氢燃料电池系统。

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『Gumpert Nathalie在本届进博会上国内首发』

  我国能源结构以煤炭为主,其中40%以上是高硫劣质煤,不适宜直接用作发电或制造燃料,但可用于生产甲醇。甲醇的制造成本低,在充分燃烧的情况下只生成水和二氧化碳,无其他氮氧化物,这些都是甲醇内燃机的优势所在。但甲醇的化学性质,比如对有色金属有腐蚀性,对橡胶件也有溶胀作用,这些也都制约了甲醇内燃机的发展。另外也不能忘了甲醇内燃机的冷启动问题,所以甲醇用于汽车也多以与汽油混合的形式。

   有朋友可能会觉得糊涂:不是注重氢燃料电池系统吗?为何又牵扯到甲醇燃料上了?其实两者并不矛盾。爱驰认为通过制造成本更低且环保的甲醇,而后再“制氢”,这样的思路可以将两种能源的优势充分利用起来,并尽可能避免两种能源的劣势:甲醇便于储存运输,氢气“即产即用”,系统无高温高压,运行更加安全可靠。

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甲醇重整制氢燃料电池系统视频:


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  爱驰的这套甲醇重整制氢燃料电池系统,集成了燃料电池电堆(Fuel Cell Stack)、甲醇重整器(Reformer)与能量管理系统(PMS)等模块,甲醇水混合液在重整器内被转化为富氢重整气,重整气进入燃料电池电堆后,其中的氢气在阳极的催化剂表面形成质子和电子,质子透过质子膜,电子从外电路进入阴极,在阴极的催化剂表面,质子、电子与氧气结合生成水蒸汽,流经外电路的电子形成电流,向外部供应电力。

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  目前,爱驰汽车能将甲醇水混合液重整为富氢重整气的效率(也就是重整器的效率)做到超过90%,之后第二步,也就是将氢气转化为电能的效率(燃料电池效率)为60%左右,以甲醇高热值计算,整套系统的甲醇转换能效可达45%以上。

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  简单举例计算一下,通过这套甲醇重整制氢燃料电池系统,可将40L甲醇转化为100kWh的电,以目前纯电动汽车百公里20-25kWh的耗电量来算,40L的甲醇可以支持一台车跑400-500km,1L甲醇的价格只有2元多一些,合下来每公里的“醇费”也就2角左右,价格优势明显。另外,加注甲醇与传统燃油车加注燃油的差异不大,只需恰当改造加油站即可,据爱驰汽车给出的资料,甲醇加注站的改建费用仅7-15万元人民币。

  所以相比传统燃油车,甲醇重整制氢燃料电池车拥有更低的燃料使用成本,相比纯电动汽车拥有更加便捷迅速的补能过程,而相比氢动力汽车,甲醇的储能及运输都要优于氢气,甲醇加注站的建设或改建费用也远低于加氢站。

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  同样是在第二届中国国际进口博览会期间,爱驰汽车与山西高平市人民政府签署了合作协议。未来爱驰汽车将在山西高平建设甲醇制氢燃料电池动力系统制造基地,双方将共同发力甲醇氢燃料电池技术的产业化落地,进一步推进智能制造和能源经济的发展。而就在半个多月前,爱驰与新疆克拉玛依市政府还就甲醇新能源项目洽谈,计划共同推进甲醇制氢燃料电池动力系统研发制造项目落地。

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  说了这么多甲醇制氢燃料电池动力系统的优势,咱们再来看看这套系统尚需完善的地方:由于通过甲醇制氢燃料电池动力系统将甲醇转化为电能需要两个步骤,也就是甲醇--氢气--电能,所以整个系统相较燃油车及纯电动汽车的动力系统更加复杂,如何能够在一台家用车上做好整套系统的布局、系统控制逻辑策略及重量控制,是需要解决的关键。

  此外,因为甲醇制氢燃料电池动力系统所产生的氢气“即产即用”,不会有额外的储氢装置,所以还需要一套控制系统来完成对甲醇转换成氢气,氢气再转化为电能的动态调控。

编辑点评:

  车辆的电动化是未来的趋势,但电能的来源方式,一定是多元化且可再生的。甲醇属于炼油的副产物,生产技术已经非常成熟,当前我国已是全球最大的甲醇生产国,充分利用甲醇资源,也符合摆脱化石燃料依赖的国家战略。爱驰汽车计划将在明年推出搭载甲醇制氢燃料电池动力系统的样车,随后于2021年推出商用车,让我们拭目以待。(图/摄影 汽车之家 朱力神 文/汽车之家 周尤)

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