Almanya, Mercedes-Benz B F-Cell hidrojen yakıt hücreli araç hakkında derinlemesine bir deneyime sahip: yeni enerjinin son "zamanı" mı?
Bir süre önce, Toyota'nın hidrojen yakıt hücreli aracı Mirai'nin merkezi medyaya maruz kalmasının ardından, hidrojen yakıt hücreli araçların geliştirilmesi, Çin'de anında büyük ilgi gördü. Aynı zamanda lityum bataryalı elektrikli araçların şaka olabileceğini görünce herkesi şaşırttı. Önceden sıcak olan yerel elektrikli araç pazarı, belli imalatçıların devlet sübvansiyonlarını aldatmaları için bir araçtır. Bu nedenle, Mayıs ayından sonra, elektrikli araçlar için sübvansiyon eşiği sıkılaştırıldı ve yakıt hücreli araç pazarı iyi bir haber bildirdi.Şangay, Şangay Belediye Bilim ve Teknoloji Komisyonu, "Şangay Yakıt Hücreli Araç Teşvik ve Uygulama Mali Destek Programı" nı yayınladı.
Bulutu kontrol edecek paraya sahip olmak iyi bir şey, ancak "Batı Duvarı'nı sökmek ve Doğu Duvarı'nı yenilemek" işe yaramayacak, "Gu kısa ve büyümek istemiyor" ile de çalışmayacak.
Hidrojen yakıt hücreli araçlar da bir çukur olacak mı? Hidrojen yakıt hücreli araçlar, lityum pilli elektrikli araçlardan daha çevre dostu olacak mı? Daha ekonomik ve pratik mi? Terfi için daha uygun mu? Yakıt hücreli araç endüstrisi ve sistemleri Avrupa ve Amerika'daki gelişmiş ülkelerde ne ölçüde gelişti?
Bu şüpheleri ortaya çıkarmak ve öğrenen bir tavırla, Mercedes-Benz'in ilk ticari yakıt hücreli aracı olan Almanya'da Mercedes-Benz'in hidrojen yakıt hücreli aracı B F-Cell'in binlerce kilometre gerçek ölçümünü gerçekleştirdik. Aslında, 1990'ların başlarında, Mercedes-Benz bir yakıt hücreli araç geliştirmişti, ancak yüksek maliyet ve diğer nedenlerden dolayı piyasaya sürülmedi. 2005 yılına kadar B F-Cell çıktı, daha sonra yavaşça üretildi, tanıtıldı ve denendi ve bu B-sınıfı otomobilin pazarı keşfetmesine izin verildi.Şimdi yavaş yavaş 10 yıllık deneyim biriktirildi.
136 beygirlik ve 170 km / s azami hıza sahip Mercedes-Benz hidrojen yakıt hücreli araç B F-Cell 200'ü test ediyoruz. Yetkili, 400 km'lik bir seyir menziline sahip olduğunu iddia ediyor, ancak kullandığımız araç yaş ve bakımsızlık nedeniyle ancak yaklaşık 360km dayanabiliyor. Tabii ki, hidrojen depolama tankı teknolojisi de mevcut yeni GLC hidrojen yakıt hücreli araçlara kıyasla çok geri kaldı, bu nedenle tamamen hidrojenle doldurmak her zaman imkansız.
çalışma prensibi:
Yakıt hücreli araçlar aslında elektrik enerjisi üretmek için hidrojen ve oksijenin kimyasal etkisini kullanır ve ardından aracı sürmek için elektrik motorunu besler.
Aslında, elektrik üretmenin tüm süreci, su elektrolizinin ters reaksiyonudur (2H2O 2 H2 + O2). Hidrojen, yakıt hücresinin anot plakasına (negatif elektrot) gönderilir, katalizörün (platin) hareketinden sonra, hidrojen atomundaki bir elektron ayrılır ve elektron kaybeden hidrojen iyonu (proton) proton değişim membranından geçerek yakıt hücresinin katot plakasına ulaşır. (Pozitif elektrot) ve elektronlar proton değişim membranından geçemez - bu elektron, yakıt hücresinin katot plakasına yalnızca harici devre yoluyla ulaşabilir, böylece harici devrede akım üretir. Elektronlar katot plakasına ulaştıktan sonra, oksijen atomları ve hidrojen iyonları ile yeniden birleşerek su oluştururlar.
Geleneksel araçlarla karşılaştırıldığında, yakıt hücreli araçların enerji dönüşüm verimliliği, içten yanmalı motorların 2 ila 3 katı olan% 60 ila 80'e kadar çıkmaktadır. Ve sürüş sırasında sadece su boşaltılır (uzmanlar bu suyun içildiğini söylüyor. Bazı insanlar denedi) ve karbon monoksit ve karbondioksit üretmiyor, sülfür ve partikül yaymıyor.
Neden pazara tanıtılmadı? Peki piyasa şimdi nasıl gelişiyor?
Bu, asıl soruna, yani hidrojen yakıt hücreli araçların sanayileşmesine değiniyor. Son tahlilde maliyet çok yüksek. Aslında Daimler, Ford, Toyota ve diğer otomobil şirketleri araştırma ve geliştirmeye çok erken başlamalarına rağmen sorunsuz bir şekilde sanayileşemediler ve ticari satışları olmadı. Asıl sorun şu ki Maliyet düşürülemez! Maliyet düşürülemez! Maliyet düşürülemez!
Birincisi, tüm aracın maliyetinin çok yüksek olmasıdır. Örneğin, hidrojen yakıt hücresi-proton değişim membranının çekirdek teknolojisi. Örnek olarak DuPontun Nafion'unu alın, santimetre kare başına yaklaşık 10 RMB'dir. Bir metrekarelik miktar esas alınarak hesaplanır, yalnızca proton değişim membranının maliyeti Yaklaşık 100,000 yuan. Ayrıca, bu zar, hidrojen yakıt hücresinin sürekli ve kararlı elektrokimyasal reaksiyonu için gerekli olan katalizör olarak platine ihtiyaç duyar. 181 yuan / gram olarak hesaplanan 100 gram platin kullanılarak, katalizör yaklaşık 20,000 yuan kullandı. Ek olarak, arabada yüksek mukavemetli, yüksek basınçlı bir hidrojen depolama tankı bulunmalıdır ve dış kabuk karbon fiberden yapılmıştır. Bu hidrojen depolama tankı için güvenlik gereksinimleri özellikle yüksektir ve bir çarpışmadan sonra sızdırmazlığın sağlanması ve sızıntının önlenmesi gibi konular dikkate alınmalıdır. Honda'nın hidrojen yakıt hücreli aracı hiçbir zaman Avrupa'da listelenmedi çünkü çarpışma testi Avrupa yönetmeliklerine uymadı. Bu araca monteli hidrojen depolama tankının tek başına 60.000 yuan'e mal olduğu söyleniyor. Bunlar tüm aracın maliyetinin yalnızca bir kısmıdır. Hidrojen yakıt hücreli araçların ne kadar pahalı olduğu zaten belli.
Toyota Mirai şu anda Almanya'da yaklaşık 80.000 Euro'ya satılıyor ve yeni Mercedes-Benz GLC Yakıt Hücresi şu anda sadece kiralanmakta ancak satılmamaktadır.
Bir diğer nokta da hidrojenin üretimi ve depolanmasının da çok zor olması ve maliyetinin de yüksek olması bu nedenle büyük miktarlarda ucuz hidrojen üretmenin bir yolunu bulmak gerekiyor. Şu anda, Çin'de suyun elektrolizi ile üretilen hidrojenin fiyatı kilogram başına 40 ila 80 yuan arasında değişirken, endüstriyel gaz tarafından üretilen hidrojenin fiyatı çok daha düşük. Almanya'da hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının fiyatı kilogram başına 10 Euro olup, bu da otomotiv enerji pazarında giderek kabul edilebilir bir fiyata yaklaşmaktadır. Depolama açısından, Alman hidrojen yakıt ikmal istasyonları yüksek basınçlı gaz (700 bar) (Çin'de 350 bar) şeklinde depolanmakta ve depolama maliyeti yüksektir. Sıkıştırılmış hidrojenin sıvı olması halinde, maliyeti çok yüksek olur!
Hidrojen yakıt hücreli araçların satışları fazla olmamıştır ve bir diğer önemli kısıtlama Hidrojen yakıt ikmal istasyonu çok az. Bu tamamen tavuk veya yumurta arasında bir çelişkidir. Benzin istasyonları, hidrojen yakıt ikmal ekipmanını genişletmiyor çünkü belirli bir müşteri talebini karşılayamıyorlar.Ne de olsa Almanya'daki bu ekipman 1 milyon Euro'ya mal olacak. Bununla birlikte, otomobil üreticilerinin hidrojen yakıt hücreli araçları tanıtmanın bir yolu yoktur ve hidrojen istasyonu kapsamı olmadığı için müşterilerin günlük kullanımını karşılayamazlar. Bu çelişkinin çözümü, doğal olarak hükümet-politika sübvansiyonları tarafından verilen "yaşlı tavuğa" bağlı!
Almanya şu anda yaklaşık 50 çalışır durumda hidrojen yakıt ikmal istasyonuna sahip ve önümüzdeki yıl 100'e ulaşacak. Şu anda, Kuzey ve Güney Almanya ve Batı Almanya'daki hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının kapsamı çok yüksektir ve hidrojen yakıt ikmal istasyonları APP aracılığıyla 50 kilometrelik bir yarıçap içinde bulunabilir. Aile arabaları genellikle 700 bar hidrojen kullanırken, resmi arabalar 350 bar kullanır.
Şu anda, Çin'de yalnızca 6 hidrojen yakıt ikmal istasyonu ve 700 bar değil, yalnızca 350 bar hidrojen var gibi görünüyor. Bununla birlikte, hükümet ve işletmeler de güçlü bir şekilde hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının inşasını planlıyor ve aktif olarak yatırım yapıyorlar.Yakın gelecekte hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının sayısının patlayacağı tahmin ediliyor.Bazı iş fırsatlarını burada bulabilirsiniz. Ayrıca mevcut yerli hidrojen ekipmanının güvenlik gereksinimlerini karşılamak için Avrupa ve Amerika'dan ithal edildiği söyleniyor.
Hidrojen yakıt hücreli araç ne kadar pratik? Günlük ihtiyaçları karşılayabilir mi?
Bu araba söz konusu olduğunda, günlük ihtiyaçlarımı tamamen karşılıyor. 300 kilometreden fazla seyir menzili ile bir şehirden diğerine seyahat etme baskısı yoktur. Yarısında hidrojen eklemek de uygundur.
170 km / s'lik en yüksek hızda bile, hidrojen yakıt tüketimi öncekine göre yalnızca 0,6 kat daha fazladır.Örneğin, normal hızda 100 kilometre için 1 kg hidrojen gerekirken, şiddetli sürüş veya en yüksek hızda yaklaşık 1,6 kg gerekir. Bu, içten yanmalı motor ve lityum pil elektrikli Araba kıyaslanamaz.
Hidrojenasyon işleminin her zamanki kadar hızlı olan sadece 3 dakika sürdüğünü belirtmekte fayda var. Tesla'nın gücün% 80'ine ulaşması yalnızca 30 dakika süren hızlı şarjı ile karşılaştırıldığında (sahibi, bu hızlı şarjın 200 kilometre koşacağını bildiriyor), bu hız onun 10 katından fazla. Tüm doldurma işlemi de çok rahat ve güvenlidir.Genelde olduğu gibi benzin doldurulurken tabanca kaldırılır, depo yerleştirilir ve doldurulur. Ve profesyonellerin yardımı olmadan sıradan insanlar tarafından çalıştırılabilir.
Maliyet açısından, Almanya'da 1kg hidrojen 10 Euro ve 1kg genellikle 100 kilometre koşabilir. Yani 100 kilometre için 10 avro enerji bedeli , Neredeyse benzinli bir araba gibi. Bu nedenle fiyat tamamen kabul edilebilir.
Basitçe ifade etmek gerekirse, hidrojen doldurmanın rahatlığı ve dayanıklılık (enerji ekonomisi) temelde yakıtlı araçlarınkiyle aynıdır.
Sürüş özellikleri açısından hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar, saf elektrikli araçlar ile aynıdır.Sürüş esnasında sessizdirler ve içten yanmalı motorların gürültüsüne sahip değildirler. Motivasyon günlük ihtiyaçları da karşılayabilir, ancak motivasyon büyük değil, hızın ve tutkunun tadını çıkarmak biraz zor. Ayrıca hidrojen yakıt hücreli elektrikli aracın dayanıklılığı da beklenmedik ... Sürdüğümüz araba 9 yaşında ve çalışma durumu hala çok iyi.Motor, akü veya kimyasal reaktör olsun, sorun yok.Sürüş menzili öncekinden daha iyi. Biraz azaldı.
Öncelikle hidrojen dolum işleminin tamamı çok güvenlidir, aslında sokaktaki balon satıcılarının yaptığı gibi, depodaki gazı başka bir yere doldurmaktan başka bir şey değildir. Dahası, hidrojen toksik değildir ve kokusuzdur, hidrojen sızdığında bile akmaz, ancak hızla buharlaşır ve atmosfere yayılır, bu nedenle neredeyse yanacak zamanı yoktur. Elbette açık alevler ortadan kaldırılmalı ya da parçalara ayrılmalıdır.
Ek olarak, hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar da zorlu çarpışma testlerinden geçirildi ve şu anda satışta olan tüm modeller 5 yıldız aldı. Aynı zamanda araca monteli hidrojen deposu yüksek mukavemetli çelikten yapılmıştır ve dışarıya karbon fiber kabuk eklenmiştir Genel darbe dayanımı hala oldukça büyük ve güvenlik faktörü çok yüksektir.
Lityum pilli elektrikli araçların dezavantajları:
Hızlı şarj bile yarım saat sürer ve bu çok uzundur. Arıza vakaları oldu: Bir şehir tüm taksileri lityum pilli elektrikli araçlarla değiştirdikten sonra, taksi şoförleri her gün şarj etmek için kuyruğa girdi.
Lityum bataryalı elektrikli araçların sürüşü sırasında herhangi bir kirletici emisyon oluşmuyor, fakat elektrik nereden geliyor? Yurtiçi elektriğin yaklaşık% 75'i termik santrallerden geliyor. Açıkça söylemek gerekirse, Yanan kömür . Yayılan kirleticiler arabalardan, karbondioksitten, kükürt bileşiklerinden, zararlı parçacıklardan vb. Daha az değildir. Bu tipik bir "batı duvarının sökülmesi ve doğu duvarının yenilenmesidir" - aslında çevre koruma sorunu gerçekten çözülmedi, bir düşünün Londra dumanı , Kömürün yanmasından kaynaklanan kirlilik arabalarınkinden çok daha fazla olmalı!
Hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçların dezavantajları:
Hidrojen yakıt hücreleri, güç çıkışındaki hızlı değişikliklerle iyi başa çıkamaz ve güç yeterince güçlü değildir Aracın hızlanma performansı, diğer araçlarla karşılaştırılamaz.
Bu eksikliği telafi etmek için Mercedes-Benz, yeni GLC F-CELL'e ek bir enerji kaynağı olarak bir dizi 13.8kWh lityum iyon pil paketi ekledi ve hidrojen yakıtına dayalı bir eklenti olan eklenti teknolojisini destekliyor. Bu şekilde tam hızda hızlanırken yeterli enerji tepkisine sahiptir.
İkinci olarak, hidrojen yakıt ikmali istasyonu madde transferidir ve şarj istasyonu ise enerji transferidir. Bu nedenle şarjın iletim ve bakım maliyeti düşüktür ve araç sahibi her topluluğun garajında şarj edebilir ancak hidrojen bunu yapamaz.
Aslında lityum bataryalı elektrikli araçlar ile hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar kardeştir ve birbirlerini tamamlamaya ihtiyaçları vardır (olabilirler). Bununla birlikte, uzun vadede, hidrojen yakıt hücreli araçlar daha fazla dayanıklılığa sahip olabilir. Özellikle insansız araçların kademeli olarak hayata geçirilmesi ile hidrojen yakıt hücreli araçlar daha umut verici olacak. Sürücüsüz teknoloji çok sayıda sensör ve verici gerektirdiğinden, bunlar çok fazla güç tüketir ve bu da halihazırda "kilometre kaygısı" olan saf pilli elektrikli araçların yükünü artırır.
Şu anda, Almanya'daki hidrojen yakıt hücreli araç endüstrisi temel sanayileşmeyi başardı ve ticari tanıtım yavaş yavaş doğru yolda. Geliştirme ivmesi aslında çok hızlı ve kilit hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının yerleşimi kademeli olarak gelişiyor.
Görünüşe göre, hidrojen yakıt hücreli elektrikli araçlar gelecekteki gelişme trendleriyle daha uyumlu olabilir. Tek başına enerji ekleme hızında mutlak bir avantaj vardır; tüm aracın performansı, ister güç ister seyir menzili ve dayanıklılık olsun, günlük işe gidip gelme ihtiyaçlarını tam olarak karşılayabilir. Elbette üstesinden gelinmesi gereken kendi eksiklikleri de var.
Bu konuda teknik güzergah seçiminde Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nden dersler çıkaran vicdani otomobil firmalarımız, poliçe sübvansiyonlarına uygun teknik rotalar seçmek yerine, nihai pazar talebine göre teknik rotaları seçmelidir. Çıplak yüzmek.
Şu anda endüstri, suyun yüksek enerji tüketen elektrolizi yerine genellikle doğal gazdan veya su gazından hidrojen üretmektedir, temelde bu şekilde üretilen hidrojene "yeşil enerji" denilemez. Bununla birlikte, suyun elektroliziyle hidrojen üretmek için büyük ölçekli rüzgar enerjisi kullanılabiliyorsa,% 100 saf doğal "yeşil enerji" olduğu söylenebilir - yani AC gücü rüzgar enerjisi tarafından üretilir.Rüzgâr enerjisinin bu kısmının sadece basit voltaj dönüşümüne ve düzeltmeye tabi tutulması gerekir. Doğru akıma dönüştürülür ve üretilen doğru akım, hidrojen ve oksijen üretmek için suyu elektriksel olarak ayırmak için kullanılır. Bu şekilde hidrojen, hidrojen yakıt ikmal istasyonlarına taşınabilir ve yakıt hücreli elektrikli araçlara tedarik edilebilir; oksijen tıbbi kullanım için hastanelere taşınabilir.
Bu modeli benimsemenin bir başka avantajı, rüzgar çiftliklerinin şebekeye bağlı ekipman inşa etmesine gerek olmaması ve rüzgar türbinlerinin büyük ölçüde basitleştirilmesidir.En önemli şey, rüzgar enerjisinin kullanım oranının etkili bir şekilde iyileştirilebilmesi ve rüzgar enerjisinin depolanmasının da mükemmel bir şekilde çözülmüş olmasıdır. Ayrıca, endüstriyel hidrojen üretimi sürecinde fosil enerji tüketimini azaltabilir ve kirletici emisyonları azaltabilir. Şu anda, Almanya'da bu türden birkaç rüzgar enerjisi hidrojen üretim tesisi kullanıma açılmıştır.
Elbette rüzgar enerjisi ile hidrojen üretimi de bazı problemlerle karşı karşıyadır - maliyet ve ulaşım.
Endüstriyel hidrojen üretimi ile karşılaştırıldığında, fiyat avantajı yoktur ve çıktı istikrarsızdır ve hidrojen üretim alanı merkezi yönetim olamaz. Hidrojenin taşınması uzun tüplü treylerlere dayanır ve nakliye verimliliği çok düşüktür.
Metin Martinlein
Şekil Ağ
