g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Uzman konuşması || Shen Jianyue: Metanol yakıt hücreli araçların uluslararası gelişim geçmişi hakkında konuşma | Çin Otomobil Haberleri

Öncülük etmek:

14 Mart 2019 tarihinde, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı ile birlikte Kalkınma ve Reform Komisyonu, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Kamu Güvenliği Bakanlığı, Ekoloji ve Çevre Bakanlığı, Ulaştırma Bakanlığı, Sağlık ve Sağlık Komisyonu ve Devlet Piyasa Denetleme İdaresi, "Hakkında" Bazı Bölgelerde Metanol Uygulamasına Yönelik Yol Gösterici Görüşler. "Yol Gösterici Görüşler", Çin'deki metanol araçlarının tanıtımını ve uygulamasını kapsamlı bir şekilde ortaya çıkardı ve başlattı; bu, Çin'in endüstriyel alanlarında güç yanması ve termal yanmada metanol yakıtı uygulamasının genel olarak ilerlemesine yol açtı. Sanayi ve sektörden büyük ilgi gören Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı'nın internet sitesinde 19 Mart'ta resmi olarak yayımlanan "Yol Gösterici Görüşler", özellikle "İşletmeleri metanol hibrit araçlar geliştirmeye teşvik etmek ve desteklemek," 5. maddesinde belirtilen "Yol Gösterici Görüşler", Metanol geniş menzilli elektrikli araçlar, metanol yakıt hücreli araç ürünleri. Bilimsel araştırma sonuçlarının dönüşümünü ve metanol araçların endüstriyel uygulamalarını hızlandırın. " Sadece yeni nesil metanollü araçların geliştirilme yönüne işaret etmekle kalmayıp, aynı zamanda metanollü araç üreticileri ve hatta otomotiv sektörü için yeni zorluklar ortaya çıkardığı söylenebilir. Metanol yakıtla çalışan yanma teknolojisinin ve metanol yakıt hücresi teknolojisinin uygulanmasının kesinlikle daha büyük ve daha hızlı bir gelişime sahip olacağına inanılıyor.

"Yol Gösterici Görüşler" yayınlandıktan sonra, çalışmalarımın doğası gereği, son zamanlarda metanol yakıt hücreli araçlar başta olmak üzere metanol hidrojen üretim teknolojisi, yakıt pilleri gereksinimleri ve tüm araç ile ilgili sektörde bazı şüpheler ve problemlere daha sık maruz kaldım. Uygulama vb., Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, Kalkınma ve Reform Komisyonu ve Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından düzenlenen metanol araba pilotları sürecinde çözülen bazı teknik sorular ve anlayış soruları da bulunmaktadır. Bu bağlamda, Shanghai Bo Hydrogen New Energy Technology Co., Ltd. Yönetim Kurulu Başkanı Dr. Shen Jianyue'yi bu makaleyi yazmaya davet ediyorum.Metanol yakıt hücreli araçların uluslararası gelişimi ve Çin'deki mevcut gelişme durumu perspektifinden, kısaca metanol yakıt hücreli araçlar ve yakıtın temel teknolojisini tanıtacağım. Akülü arabaların alaka düzeyi.

Dr. Jianyue Shen, 1980'lerde yakıt hücresi teknolojisi ve ürünlerinin araştırma ve geliştirmesiyle ilgilenmeye başladı ve "Büyük Değişim: Metanol Enerji Çağı" kitabını yazdı. Kitabın önünde 1994 Nobel Kimya Ödülü olan "Petrol Sonrası ve Gaz Çağında Metanol Ekonomisi" nin yazarı George A. Olah bulunuyor. Dr.Shen'in makalesinin metanol yakıt hücreli araçların geliştirilmesinden endişe duyan arkadaşların kafasındaki şüphelere cevap vermesini umuyorum.Ayrıca otomotiv endüstrisindeki karar vericilerin metanol yakıt hücreli araçlar hakkında yeni bir anlayışa sahip olmaya başlayacağını umuyorum.

Wei Anli, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı Metanol Araç Pilot Uzman Grubu Genel Sekreteri

1760'larda İngiliz bilim adamı Boyle, sıvı üründeki metanolü ilk olarak bazı bitki dallarının kuru damıtılmasından sonra keşfetti, bu nedenle metanol ayrıca "odun alkolü" olarak da adlandırılır.Yüzlerce yıldır insanlar "odun damıtarak" metanol elde etmişlerdir. Bu yanıcı sıvı, biyokütlenin "temiz kullanımının" kaynağı olarak kabul edilebilir.

Yakıt olarak, 2. Dünya Savaşı'nın ikinci yarısında metanol başladı. O zamanlar Almanya, Japonya, İtalya ve diğer ülkeler gibi ülkeler mineral kaynaklarından ciddi şekilde yoksundu. Başkaları tarafından kontrol edilmemek için, benzinin yerine metanol kullanıldı ve o dönemde büyük bir rol oynadı. Almanya'nın o dönemde geliştirdiği "süper yakıt", metanol, benzin ve katkı maddelerinden yapılmış bitmiş bir yakıttı ve o zamanki teknoloji, metal ve kauçuk parçaların metanol tarafından aşınmasını engelleyemediği için Almanya bunu roket yakıtı olarak kullanıyordu.

Metanol, 1970'lerde bir kez daha insanların vizyonuna yakıt olarak girdi ve ham petrol fiyatlarının etkisiyle başa çıkabilecek alternatif bir yakıt olarak görüldü. O zamanlar otomotiv endüstrisinde bir öncü olan Alman Benz şirketi, S-sınıfı otomobil platformuna dayalı bir metanol içten yanmalı motorlu araba geliştirdi.

İki nesil Necar yakıt hücreli araç araştırma ve geliştirme sürecini deneyimledikten sonra, Mercedes-Benz, 1997 yılında, metanolü yakıt olarak kullanan ilk FCV olan Necar 3'ü piyasaya sürdü, bu da metanol buhar dönüştürme teknolojisi ile hidrojen ve hidrojen elde etmek için yeniden biçimlendirdi Elektrik üretmek için elektrik yığınını tanıtın, bu işlem sırasında hidrojen üretilir ve hemen kullanılır. Bu A sınıfı otomobilin sürekli olarak 300 kilometreden fazla yol kat etmesini destekleyen 38 litrelik bir metanol deposu ile donatılmıştır.

Yakıt olarak metanol kullanan Necar 3 yakıt hücreli araç

Bu arabanın arka koltuğu metanol dönüştürücüyü yerleştirmek için kullanılıyor ve yığın şasiye yerleştiriliyor. Aşağıda gösterildiği gibi:

Yakıt olarak metanol kullanan Necar 3 yakıt hücreli aracın perspektif görünümü

Çığır açan en önemli nokta, 2000 yılında piyasaya sürülen Necar 5'tir. Necar 3'ün temelinde, bu arabanın performansında, özellikle "azaltılmış hacim" açısından büyük bir gelişme var. Yığın hala şasi üzerinde düzenlenmiştir ve reformer ve CO tahliye cihazı, 75kW'lık bir güç ve 400 kilometreden fazla bir sürüş menzili ile düzleştirilip aracın altına entegre edilmiştir.

Necar 5 iç yapısı, son derece entegre bir reform hidrojen üretim sistemi ile

20 Mayıs - 4 Haziran 2002 tarihleri arasında, üç Necar 5 aracı San Francisco'dan ayrıldı ve Amerika Birleşik Devletleri kıtası boyunca Washington DC'ye ulaştı. Toplam mesafe 5.000 kilometreden fazlaydı ve rakım deniz seviyesinden 2.600 metreden fazlaydı. Bu araç grubu, ortalama 500 kilometreden fazla yol kat etti. Bir metanol enjeksiyonu testi tamamlamak için 14 gün sürdü. O dönemde proje lideri Ferdinard Panik, modelin 2010 yılına kadar seri üretileceğini ve ardından belirli insan gruplarına kiralanacağını iddia etti.

Honda, 1996'dan 2004'e kadar Mercedes-Benz'e (Kuzey Amerika) ek olarak, yakıt hücresi alanında hidrojen üretimini yeniden şekillendiren metanol üzerine de ilgili araştırmalar yaptı ve ilgili modelleri piyasaya sürdü.

Honda Japonya'nın hidrojen yakıt hücreli aracını dönüştüren metanol

Nisan 2017'de Almanya'daki Hannover Fuarı'nda Danimarkalı SerEnergy şirketi, SerEnergy'nin 5KW metanol reformu hidrojen yakıt hücresi modülünü genişletilmiş menzil modifikasyonu için kullanan, tamamen elektrikli versiyona dayanan Nissan model eV200'ü piyasaya sürdü. Sürüş menzili 800 kilometreye ulaşabilir.

Danimarka'dan SerEnergy tarafından modifiye edilen Nissan eV200, 800 kilometre devam ediyor

Şirketin metanol yakıt hücreli araçlarının işletilmesi, Danimarka'yı, aynı zamanda Avrupa'nın ilk metanol dolum istasyonu olan ilk metanol dolum istasyonunu kurmaya teşvik etti.

Metanol, Avrupa, Amerika ve Japonya'da kimyasal bir üründür.İnsanlar günlük yaşamda metanol ile yakından ilişkili değildir ve metanole maruz kalma ve anlayışları Çin'den çok daha azdır.

Çin'de, bir "yakıt" olarak metanol, yıllarca motor araştırma ve geliştirme ile araç tanıtım ve testlerinden geçmiştir ve metanol tedarik zinciri tamamlanmıştır.

2010 yılından bu yana, hidrojen üretmek için metanol reformu teknolojisi yavaş yavaş endüstrinin dikkatini çekmiştir ve ürünler 2014'ten beri kademeli olarak piyasaya sürülmüştür.

Hidrojen üretimini reformdan geçiren metanol, denizaşırı ülkelerde (2006-2016) 10 yıllık bir düşüş yaşadı ve yalnızca yedek güç kaynağı alanında kullanılıyor. 2010 yılından bu yana, yerli şirketler buna dikkat etmeye ve ilgili araştırmalar yapmaya başladı, ancak metanol reformu yakıt hücresi sistemini otomotiv uygulamalarına entegre etmeye henüz çalışmadılar.

2011 yılında Shenzhen'de Dünya Üniversite Oyunları düzenlendi. O yıl, belediye hükümeti, 1000'i lityum demir fosfat pilleri kullanan 2011 yeni enerji araçlarını tanıtmaya karar verdi. Otomobillerde metanol yakıt hücrelerinin uygulanmasını doğuran bu batarya grubudur: bu lityum pilli elektrikli araçların kilometresi çok hızlı bozuldu, acilen bir çözüme ihtiyaç vardı ve bazı insanlar araçlarda lityum pilleri şarj etmek için yakıt pillerini kullanmayı düşünmeye başladı. Programı artırın.

2015 yılında Mirai, 70.000 $ 'lık bir fiyat ve 113kW'lık bir istifle ortaya çıktı ve bu, Çinli hidrojen yakıt hücresi işçilerinin düşüncelerini birdenbire açtı: yakıt hücreleri çok ucuza yapılabilir. Performansın tek nefeste 100kW ve üstüne çıkmasına gerek yoktur, 30kW'dan başlayabilir.

Bu teknik rotanın rehberliğinde, metanol reformuna dayalı yakıt hücresi enerji üretim sistemi, Çin'in otomobil üretim endüstrisinin vizyonuna girmeye başladı, resmi olarak Çin otomobil endüstrisinin gelişme aşamasına girdi ve Çin'de derinlemesine araştırma almaya başladı.

Bir "jeneratör" sistemi olarak, metanol reformu hidrojen üretimi + hidrojen yakıt hücresi sistemi üç ana teknik rotaya sahiptir:

A. İlk teknoloji türü, metanol reformu + yüksek sıcaklık yakıt hücresidir Bu tür teknoloji, bu aşamada en hızlı büyüyen teknoloji yoludur ve elektrikli araçlarda ve diğer özel alanlarda başarıyla uygulanmıştır.

Yüksek sıcaklık yakıt hücresi, 160 ° C'nin üzerinde bir çalışma sıcaklığına sahip proton değişim membran teknolojisini ifade eder. Yaklaşık 85 ° C çalışma sıcaklığına sahip normal sıcaklık / düşük sıcaklık sistemi ile karşılaştırıldığında, yüksek sıcaklıklı bir yakıt hücresinin 160 ° C çalışma sıcaklığı, yığındaki hidrojen reaksiyonunun ürününün su buharı olmasını ve sıvı su olasılığının bulunmamasını sağlayabilir. Bu, su basması ve ters kutuplar gibi düşük sıcaklıklı yakıt hücresi yığınlarının karşılaştığı sorunları önleyebilir. Donanım konfigürasyonu açısından, hidrojen sirkülasyon pompaları, nemlendiriciler, vb. Önlenebilir ve hava kompresörleri için gereksinimler çok daha düşük olacaktır, bu da sistemin tasarımını büyük ölçüde basitleştirebilir.

Yüksek sıcaklık yakıt hücresi sistemini yeniden oluşturan tipik bir metanolün şeması

Bu tip yüksek sıcaklık yakıt hücresi, PAFC fosforik asit yakıt hücresi ve PEM proton değişim membranlı yakıt hücresinin avantajlarını hesaba katar, PEM yakıt hücresinin yapısını benimser ve protonları PBI (polibenzimidazol) membran ve H3PO4 fosforik asit kullanarak yürütür, ancak güç yoğunluğu oranı esas alınır. Nafion'un düşük sıcaklık proton değişim zarı (perflorosülfonik asit zarı) küçüktür, ancak sistem verimliliği yüksektir. En önemli şey, yüksek sıcaklık reaktörünün% 2 CO'ye dayanabilmesi ve platin katalizör zehirlenmesine neden olmamasıdır.

Bu sistemde, hidrojen üretmek için metanol ve su karışımını yeniden biçimlendirme işlemi endotermik bir işlemdir. Bunun tersine, metanolün ototermal dönüştürme reaksiyonunu gerçekleştirebilen başka reform teknolojileri de vardır: Oksijen oksidasyona katılır, böylece belirli miktarda CO2, su buharı ve O2, reformerdeki koruyucu gaz N2'ye girer. Kendi kendine ekzotermik dönüştürücünün avantajı, hacmin küçültülebilmesidir, ancak dezavantajı da açıktır, hava katacak ve sonunda yığına giren gazda daha fazla hidrojen olmayan bileşenle sonuçlanacaktır.

Metanol ve su karışımının gazlaştırma sürecinde çok fazla ısıyı emmesi gerekir.Isının bu kısmı, yüksek sıcaklıklı yakıt pilleri kullanılırken yığının çalışması sırasında "atık ısı" tarafından sağlanabilir. Yüksek sıcaklık reaktörünün atık ısı sıcaklığı 160 ° C'dir ve bu, metanol ve su karışımını tamamen buharlaştırabilir, bu da büyük ölçüde enerji tasarrufu sağlar ve sistemin genel verimliliğini artırır. Entegre bir radyatör kullanarak, hacim büyük ölçüde azaltılabilir ve bu da sistem yapısını daha kompakt hale getirir.

Suzhou Hydrogen Power Technology Co., Ltd. ve Dongfeng Special Automobile, 2016 yılında bir metanol reformu hidrojen yakıt hücreli enerji üretim sistemini temel alan bir T7 elektrikli lojistik aracı geliştirdi. 2018 yılında, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı tarafından yeşil işletme lisansı alacağı duyuruldu.

Metanol, hidrojen üretimi yakıt hücreli elektrikli lojistik araç reformu

Elektrikli lojistik araçların yanı sıra askeri-sivil entegrasyon projesinde yer alan sessiz mobil elektrik üretim aracı da büyük ilgi gördü. Araba, geleneksel bir Iveco dizel otomobili olup, hidrojen üretim yakıt hücresi ve yaklaşık 50kWh yüksek hızlı pil ile 30kW metanol reformu yapan bir araç ile donatılmıştır.Ayrıca 1000kWh elektrik üretebilen metanol suyu taşır.Sessiz bir şekilde üretebilir ve birçok askeri güç kaynağı ihtiyacını karşılayabilir. .

Metanol reformu hidrojen üretimi yakıt hücresi sessiz mobil güç üretim aracı

Bu teknik rota aynı zamanda yeni otomobil yapım gücü AIWAYS tarafından da tercih edildi. 2018 Pekin Otomobil Fuarı'nda AIWAYs, 1200 kilometre sürüş menziline sahip elektrikli bir süper otomobil sergiledi.Arabada 5kW metanol bulunuyor. İyileştirilmiş yakıt hücreli güç üretim sistemi ayrıca, bataryayı desteklemek için hibrit bir "elektrik" - "elektrik" modu kullanan bir metanol tankı ile donatılmıştır.

Metanol reformu yakıt hücresi sistemi ile donatılmış elektrikli spor otomobil

B. İkinci teknoloji türü, hidrojen üretimini yeniden oluşturan metanoldür + hidrojen saflaştırma + düşük sıcaklık yakıt hücresi Elde edilen hidrojen (genellikle H2, CO2, CO ve su buharı içerir)% 99.99 saflıkta yüksek saflıkta hidrojen elde etmek için saflaştırılır ve hidrojen yakıta girer. Pil yığınları elektrik üretir.

Metanol Reformasyonunun Hidrojen Arıtma ve Düşük Sıcaklık Reaktörlü Yolcu Araçlarına Uygulanması

C. Üçüncü teknoloji türü, metanol dönüştürme + CO giderme cihazı + düşük sıcaklıklı yakıt hücresidir.

Bu teknolojinin özelliği, metanol reformu ile üretilen karışık gazdaki CO'nun, kriyojenik reaktörün anotuna karışık gaz biçiminde giren CO2'ye dönüştürmek için bir katalizör aracılığıyla seçici olarak oksitlenmesi ve hidrojenin elektrik üretmek için reaksiyona katılmasıdır. Diğer gazlar anottan boşaltılır. Tüm sistemin deşarjı sadece su buharı ve CO2'dir.

Şu anda, bazı Avrupa araştırma enstitülerine ek olarak, bazı yerli şirketler de bu teknolojiyle ilgili araştırmalar yapmaktadır.

Yukarıdaki üç metanol reformu hidrojen üretim yakıt hücresi sistemine ek olarak, ayrıca bir doğrudan metanol yakıt hücresi DMFC (Doğrudan Metanol Yakıt Hücresi) vardır.

Bu tip pilin anot reaksiyonu şöyledir:

CH4O + H2O = CO2 + 6H ++ 6 e-

Katodik reaksiyon:

6H ++ 6 e- + 3/2 O2 = 3 H2O

Yığının yapısı aynı zamanda PEM'in yapısıdır ve bipolar plaka artı proton membranı ana kısımdır.

Ekim 2018'de Jiangsu, Rugao'da düzenlenen Dünya Hidrojen Enerjisi Konferansı'nda, başka bir yeni araba yapım şirketi olan Weltmeister, doğrudan metanol yakıt hücresine dayalı bir otomobil çıkardı.

Araba, "menzil genişletici" olarak doğrudan metanol yakıt hücresi sistemini kullanıyor ve aküye uygun elektrik üretmek, menzil genişletmek ve yeni bir yol açmak için metanol kullanıyor.

Aynı konsept ile, ticari araçlarda veya metanol M100'e dayalı otomobillerde DMFC, toplu işlerde maliyetleri düşürebileceği gerekçesiyle APU'ya mükemmel bir çözüm getirecektir.

Doğrudan metanol yakıt hücresi sistemi ile donatılmış elektrikli araçlar

Sonuç olarak, metanol-hidrojen yakıt hücrelerinin yurtiçi ve yurtdışındaki gelişim geçmişinden yola çıkarak, teknolojik yol açıldı ve yabancı otomobil şirketleri teknoloji biriktirdi. Çin endüstrisinin bu tür teknolojiler ve ilgili ürünlerdeki ustalığı şu anda mühendislik inşaat aşamasındadır Seri üretim ve maliyet düşürme konularına ek olarak, ürün güvenilirliği ve tutarlılığının iyileştirilmesine özel önem verilmelidir.

Metanol-hidrojen yakıt hücrelerinin geliştirilmesinin zaman içinde kademeli olarak güçleneceği öngörülebilir.Çin'in metanol tedarik sistemine dayanarak, elektrikli araçlarla yakından entegre edilecek ve düşük karbonlu temiz enerji özelliğine dönüşmek için yeni bir "dağıtılmış" yenilenebilir enerji yolu geliştirilecektir. Çinin otomobil güç sistemi.

Yazar