Hidrojen yakıt hücreli araç "üst" sorunları, ticarileştirmenin hala çılgınlığın arkasından geçmesi gerekiyor
Politika rehberliği ve sermaye desteği ile, hidrojen yakıt hücreli araçlar ivme kazanıyor. Yılın başından itibaren, ulusal iki oturumda otomobil endüstrisi temsilcileri ve komite üyelerinin anahtar sözcüğü haline geldi ve ilk kez hükümet çalışma raporuna dahil edildi; elektrikli araçlar için sübvansiyon politikasının son zamanlarda düşmesi, arazi sübvansiyonlarının iptali ve şarj yığınlarının ve hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının teşvik edilmesine Sübvansiyon politikalarıyla hala güçlü bir şekilde desteklenen hidrojen yakıt hücreli araçların yapımı giderek daha fazla ilgi görüyor.
Tamamen elektrikli araçların ve plug-in hibrit elektrikli araçların ardından, hidrojen yakıt hücreli araçlar yavaş yavaş şu anda Çin'de yeni enerji araçları tarafından şiddetle desteklenen üç ana teknik rotadan biri haline geliyor. Hidrojen yakıt hücreli araçların bugünkü gelişme eğilimi, birkaç yıl önce elektrikli araçların yükselişine çok benziyor. Çin'in hidrojen yakıt hücreli araçları henüz emekleme döneminde olsalar da, birçok uzmanın gözünde, gelecekteki yeni enerji aracı pazarında önemli bir rol oynayacaklar.
Hidrojen Enerjisi Aracı
Çin Hidrojen Enerjisi Birliği'ne göre, yakıt hücreli ticari araçlar% 37 pazar payı ile 2050 yılına kadar 1,6 milyona ulaşacak ve yakıt hücreli binek araçlar 2050'ye kadar% 14 pazar payına sahip olacak. Sektörün hızlı şeride girmesi beklense de, yakıt hücreli araçların maliyeti yüksek kaldı. Endüstri genel olarak, hidrojen yakıt hücreli araçların sanayileşmesinin iki anahtarının hala performans artışı ve maliyet düşürme olduğuna inanmaktadır.
01
Hidrojen yakıt hücreli araçlarda daha fazla sorun var
Şu anda, hidrojen enerjisi endüstrisi yeni bir fırsat turuna girdi. Dünyadaki başlıca ülkeler hidrojen enerjisi ve yakıt hücrelerinin geliştirilmesine büyük önem veriyorlar ve hidrojen enerjisi yol haritaları yayınladılar. Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Güney Kore ve diğer gelişmiş ülkeler hidrojen enerjisini ulusal enerji stratejilerinin zirvesine çıkardılar. . Hidrojen yakıt hücreli araçlar, hidrojen enerjisinin terminal uygulamalarından biridir.Çin Halk Siyasi Danışma Konferansı Ulusal Komitesi'nin başkan yardımcısı ve Çin Bilim ve Teknoloji Derneği'nin başkanı Wan Gang, Yakıt hücreli araçlar temiz sıfır emisyon, uzun sürüş menzili ve kısa yakıt ikmal süresi özelliklerine sahiptir. Gereken en iyi seçim. "
Hidrojen yakıt hücreli araç endüstrisi zinciri kabaca hidrojen üretimi, hidrojen taşımacılığı, hidrojen yakıt ikmali, yerleşik hidrojen depolama, yakıt hücresi sistemleri ve otomotiv elektrikli tahrik sistemlerini içerir. Bununla birlikte, hidrojen yakıt hücreli araçlar, mevcut elektrikli araçlara kıyasla hızlı bir şekilde gelişmek ve hatta dizel araçların yerini almak istiyor.Hidrojen yakıt hücreli araçların yüksek üretim maliyetlerine ek olarak, hidrojen üretimi, hidrojen nakliyesi ve hidrojen depolamasını içeren birçok bağlantının da iyileştirilmesi gerekiyor ki bunlar da engel. Hidrojen yakıt hücreli araçların geliştirilmesinde bir "engel".
Hidrojen, enerji yoğunluğu yüksek, temiz ve yenilenebilir bir enerjidir, ancak kendine has özellikleri oda sıcaklığında ve basınçta depolanmasını zorlaştırır ve sızıntı sonrası patlama tehlikesi vardır. Özel nitelikleri nedeniyle, mevcut yerli hidrojen hala geleneksel bir tehlikeli kimyasal olarak yönetilmekte ve sonuç olarak, tüm hidrojen "üretimi, depolanması ve nakliyesi" süreci gerçekten düzleştirilememiştir. Bu aynı zamanda yerli hidrojen yakıt hücreli araçların ticarileştirilmesini ve büyük ölçekli geliştirilmesini engelleyen tökezleyen bir engel haline geldi.
Tehlikeli kimyasalların yönetimi hakkındaki ilgili yönetmeliklere uygun olarak, hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının inşasının önünde birçok "engel" vardır. Yalnızca hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının maliyeti açısından, "Çin Hidrojen Enerjisi ve Yakıt Hücresi Endüstrisi Beyaz Kitabı" na göre, yerli hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının ekipman maliyeti toplam maliyetin% 70'ini oluşturuyordu. Günlük hidrojen yakıt ikmal kapasitesi ve 35 MPa basınç artışı olan bir hidrojen yakıt ikmal istasyonunun inşası Hidrojen yakıt ikmal istasyonu, geleneksel bir benzin istasyonunun yaklaşık üç katı olan arazi masrafları ve diğer masraflar hariç 12 milyon yuan'a ihtiyaç duyar.
Furui Hydrogen Energy'nin baş mühendisi Wei Wei, hidrojenin tehlikeli bir kimyasal olarak yönetildiğinden ve açık bir yetkili makam bulunmadığından, hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının maliyet ve zaman maliyetinin genellikle yüksek olduğunu ve bunun da doğrudan hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının düşük verimliliğine yol açtığını söyledi. Şu anda, Çin'de inşa edilen ve işletilen hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının sayısı, hidrojen yakıt hücreli araçların ölçeğiyle uyumsuzluk belirtileri gösteriyor, iyileştirilmezse, hidrojen yakıt hücreli araçların sanayileşme sürecini etkileyecektir.
Hidrojen yakıt ikmal istasyonu yapımı zordur
Çin Bilimler Akademisi'nden bir akademisyen olan Ouyang Minggao, bir keresinde yakıt hücrelerimiz güç pillerinden on yıl sonra geliştirilirse, teknolojik yenilik perspektifinden hidrojen enerjisinin yakıt hücrelerinden çok daha sonra olduğuna, dolayısıyla şu anda en önemli şeyin hidrojendir. Enerji teknolojisi, endüstri ve politikanın çok yönlü gelişimi ve teşviki. Hidrojen enerjisinin kendisi ile ilgili olarak, günümüzün karşı karşıya olduğu teknik zorluklar, teknoloji, politika vb. Ne olursa olsun, yakıt pillerininkinden çok daha büyüktür.
Gemide hidrojen depolaması da "boyun sıkışması" nın önemli bir sorunudur. Mevcut araca monteli hidrojen depolama teknolojilerinin temel olarak yüksek basınçlı gaz halinde hidrojen depolaması, düşük sıcaklıkta sıvı hidrojen depolaması, katı hidrojen depolaması ve organik sıvı hidrojen depolamasını içerdiği anlaşılmaktadır. Yüksek basınçlı gaz halindeki hidrojen depolama, nispeten olgun teknolojisi ve nispeten düşük maliyeti nedeniyle hidrojen yakıt hücreli araçlar için ana hidrojen depolama teknolojisi haline gelmiştir.Yerleşik hidrojen depolama şişelerinin çoğu, tip III (30-70 MPa) ve tip IV (70 MPa'nın üzerinde) olmak üzere iki tip kap kullanır. 35MPa tip III şişe esas olarak Çin'in araca monteli yüksek basınçlı hidrojen depolamasında kullanılır ve 70MPa şişesi de küçük bir aralıkta başarıyla geliştirildi ve uygulandı. Bununla birlikte, mevcut yüksek basınçlı gaz halindeki hidrojen depolaması, düşük hacimsel hidrojen depolama yoğunluğu, yüksek basınçlı hidrojen yakıt ikmal istasyonlarının yüksek maliyeti ve sık arızalar gibi hala problemlere sahiptir.
Hidrojen taşıma bağlantısında, mevcut 20MPa uzun tüplü treyler, hidrojen enerjisinin büyük ölçekli gelişimini destekleyemeyen hidrojeni taşır; yerleşik hidrojen depolama tankı bağlantısında, 35MPa şehir içi otobüslerin sürüş menzilini yaklaşık 250 kilometre, ara lojistik aracı 300 kilometre ve 70MPa şehri destekleyebilir. Şehirlerarası otobüsler 400 kilometre ve ağır hizmet lojistik araçları 500 kilometre çalışıyor. Ancak daha fazla dahili sıvı hidrojen ve kriyojenik hidrojen kurmak istiyorum. "Ancak, büyük ölçekli uygulamalar için uygun olup olmadığına karar vermeden önce bu teknolojiyi keşfetmek 5 yıl alacak." Dedi Minggao Ouyang.
Hidrojen taşıma teknolojisi henüz olgunlaşmadı
23 Mayıs 2019'da Güney Kore'nin Gangneung Şehrinde bir hidrojen depolama tankı patladı. 1 Haziran'da ABD Kaliforniya'da hidrojen yakıt ikmali sırasında bir hidrojen taşıma aracı patladı. 10 Haziran'da Norveç'in Oslo banliyölerindeki bir hidrojen yakıt ikmal istasyonunda bir patlama meydana geldi. 20 gün içinde arka arkaya üç kaza oldu. Ayrıca, hidrojen yakıtlı araçların güvenliği ve yüksek basınçlı hidrojen depolaması konusunda halkın şüphelerini ve endişelerini uyandırdı. Bir ay sonra, Norveç Oslo'nun dışındaki hidrojen yakıt ikmal istasyonunda meydana gelen patlama kazasının nedeni nihayet ortaya çıktı - yüksek basınçlı depolama tankındaki konektörden hidrojen sızıntısı ve belirli bir fişin montaj hatasından kaynaklanıyordu.
Sektör içerisinden birisine göre, hidrojen enerjisi ve yakıt hücresi araçları enerji, çevre, altyapı ve otomobiller gibi birçok alanı kapsıyor. Bunlar, farklı profesyonellerin birlikte tamamlamasını gerektiren devasa bir projedir. Bunların arasında her katılımcı Çok önemli, her bağlantı veya teknoloji çok önemlidir, ancak birkaç kişi, birkaç şirket ve bazı etkinlikler nedeniyle tüm geliştirme sürecini değiştirmeyecektir.
02
Hidrojen yakıt hücresi sistemi hala en büyük maliyet
Veriler, 2017 yılında Çin'de üretimde 8 marka ve 10 model yakıt hücreli araç olduğunu ve yıllık bazda% 102,2 artışla 1,272 toplam üretimin olduğunu gösteriyor. 2018'de Çin'in yakıt hücreli araç üretimi 1.619'a ulaştı. Çin'deki hidrojen yakıt hücreli araçların mevcut sayısına bakıldığında, ülkede binek otomobiller, lojistik araçlar ve orta ve ağır kamyonlar gibi ticari araçlar hakimdir ve binek araçlarının gelişimi geride kalmaktadır.
Uzun yıllardır bir dizi büyük projenin desteğiyle, yerli yakıt hücresi teknolojisi belirli bir ilerleme kaydetmiş ve başlangıçta yakıt hücresi yığınları ve temel malzemeler, güç sistemleri ve temel bileşenler ve araç entegrasyonu gibi temel teknolojilerde uzmanlaşmıştır; bazı önemli teknoloji laboratuvarları Seviye uluslararası ileri seviyeye yakındır. Bununla birlikte, yerel mühendislik ve sanayileşme seviyesi nispeten geride kalıyor ve genel teknolojik seviye ile Japonya, Güney Kore ve diğer ülkeler arasında hala bir boşluk var.
"Çin'in Hidrojen Enerjisi ve Yakıt Hücresi Endüstrisi ile ilgili Beyaz Kitap", yerli yakıt hücreli yolcu araçlarının üretim maliyetinin yaklaşık 1,5 milyon yuan olduğunu ve yabancı yakıt hücrelerinin fiyatının 55.000 ila 60.000 ABD dolarına (378.000 ila 412.000 yuan eşdeğer) düştüğünü göstermektedir. yuan). Yakıt hücresi sistemi, yakıt hücreli araçların çekirdek teknolojisinin somutlaşmış halidir ve aynı zamanda maliyetinin ana kaynağıdır; hidrojen yakıt hücreli araçların büyük ölçekli ticarileştirilmesi, bir yandan batarya performansının sürekli iyileştirilmesini ve diğer yandan maliyetlerin sürekli olarak azaltılmasını gerektirir.
Bir yakıt hücreli araç, bir yakıt hücresi sistemi, bir hidrojen depolama şişesi, bir tahrik motoru, bir araç kontrol sistemi ve bir yardımcı akü sisteminden oluşur. DOE "Yakıt Hücresi Sistem Maliyeti-2017" verilerine göre, yakıt hücresi sistemleri araç maliyetinin yaklaşık% 63'ünü oluşturuyor ve yakıt hücresi yığınları, hava sirkülasyon sistemleri, hidrojen besleme sistemleri ve su / ısı yönetim sistemlerinden oluşuyor.
Şu anda, Çin'in yakıt hücresi çekirdek bileşenlerinin teknolojisi hala gelişmiş ülkelerin çok gerisindedir.Birçok anahtar malzemenin hala ithal edilmesi gerekmektedir ve yerelleştirme oranı düşüktür, bu da yüksek maliyetler ve maliyet düşürme için çok alan ile sonuçlanır. Hidrojen yakıt hücresinin yapısı açısından proton değişim membranından oluşan membran elektrot tertibatı, katalizör ve gaz difüzyon tabakası çekirdek bileşendir.
Bunlar arasında, proton değişim membranı, yakıt hücresinin temel malzemesidir ve proton değişim membranının performansı, yakıt hücresi sanayileşme sürecini doğrudan etkiler. Mevcut ana proton değişim membranı, yüksek karbon-florin bağ enerjisine sahip bir perflorosülfonik asit membrandır, bu da onu mekanik özellikler ve kimyasal stabilite açısından mükemmel kılar ve hizmet ömrü diğer membran malzemelerinden çok daha iyidir. Bununla birlikte, perflorosülfonik asit membranları yapmak için ana hammadde olan perflorosülfonik asit reçinesi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Chemours ve Japonya'daki Asahi Kasei tarafından uzun zamandır tekelleştirilmiştir.Dongyue Group gibi yerli şirketler, florosülfonik asit reçinelerinin genel olarak yerli İşleme teknolojisi hala olgunlaşmamış.
Ek olarak, katalizör yakıt hücresinin bir başka önemli malzemesidir, işlevi reaksiyonun aktivasyon enerjisini azaltmak, elektrot üzerindeki hidrojen ve oksijenin redoks sürecini teşvik etmek ve reaksiyon hızını arttırmaktır. Platin pahalı ve nadir olduğu için, platin miktarını azaltmak her zaman katalizör araştırmalarının ana yönü olmuştur.
Katalizör lokalizasyonu araştırmalarında uzmanlaşmış bir uzman, katalizörün hidrojen yakıt hücresinin temel malzemesi olduğuna ve lokalizasyon sürecinin acilen hızlandırılması gerektiğine dikkat çekti. En iyi katalizörler hala Pt ve Pt esaslı katalizörlerdir. Yakıt hücreli platin katalizörlerinin yerli seri üretimi sağlanmıştır, ancak uluslararası ileri düzey arasında hala bir boşluk vardır. Honda Clarity (parametre | resim) katalizörünün Pt içeriği 0.12 g / kw'a düştü, Toyota Mirai (parametre | resim) yakıt hücresi katalizörünün Pt içeriği 0.175 g / kw'a ulaştı, Çin'deki platin miktarı ise yaklaşık 0.3-0.4 g / kw. Gelecekte, yerli yakıt hücresi platin karbonunun Pt miktarını daha da azaltması gerekiyor.
Ayrıca, gaz difüzyon katmanı, reaksiyon gazının dağıtılmasında, elektrot ve iki kutuplu plaka arasında elektronların ve ısının iletilmesinde ve elektrot yüzeyindeki nemin dengelenmesinde rol oynar. Gaz difüzyon tabakası sadece iyi hava / su geçirgenliği, iyi elektrik / termal iletkenlik, yüksek mekanik mukavemet ve iyi korozyon direnci gibi fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda kolay seri üretim ve düşük fiyat gibi ticari gerekliliklere de sahiptir.
Hidrojen saklama şişesi
Karbon fiber kağıt / kumaş, yaygın olarak kullanılan bir difüzyon tabakası malzemesidir ve büyük ölçekli üretim teknolojisi, araştırma ve geliştirmenin odak noktasıdır. Şu anda, ticari karbon fiber kağıt / kumaş ve diğer malzemeler, performans açısından gereksinimleri iyi karşılayabilmiştir ve gaz difüzyon katmanı, işleme maliyetlerinin maliyetine hakim olan bileşendir ve büyük ölçekli üretim, önemli ölçüde maliyet düşüşleri getirecektir.
Spesifik olarak, yakıt hücresi yığınının ana çekirdek bileşenlerinin maliyetindeki düşüşün kapsamına bakın. Bunlar arasında, proton değişim membranı ve difüzyon katmanının maliyeti en büyük azalmaya sahiptir.Örnek olarak veriyolu alırsak, çıktı 1000 set / yıl'a dört katına çıkarılırsa, yakıt hücresi sistemi Maliyet% 38 düştü, bunun proton değişim membranının ve difüzyon katmanının maliyeti% 58 ve% 56 azaldı. Yardımcı sistemde, hava sirkülasyon sistemi ve hidrojen sirkülasyon sistemi hatırı sayılır bir alçalma alanına sahiptir. İki kutuplu plakaların ve katalizörlerin maliyetini düşürmek için alan nispeten küçüktür.
"Çin'in hidrojen yakıt hücresi endüstrisindeki sorun, gücün çok dağınık olması ve birkaç kişinin bir şirket kurabilmesidir. Hidrojen yakıt hücresinin maliyetleri büyük ölçüde düşürmesi ve rekabetçi olması için yüksek seviyede olması gerekiyor. Bu önemsiz bir mesele değil, bu yüzden çabalarımıza konsantre olmalıyız." . Çin Mühendislik Akademisi'nden bir akademisyen olan Gan Yong, bir keresinde kamuoyunda vurguladı.
Mevcut hidrojen yakıt hücreli araçlar "onbinlerce millik bir yolculuk" gibidir, ancak yine de "ağır sorumluluklara" ihtiyaçları vardır. Yüksek maliyet ve teknolojik ilerlemeyle sınırlı, daha alınacak uzun bir yol var.
Daha heyecan verici içerik için aşağıdaki "Daha Fazla Bilgi Edinin" bağlantısını tıklayın
