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燃料电池汽车及氢源的发展现状和预测

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世界新能源-核能-氢能网 2007-6-13 访问人数: 【字体:
汽车氢源的选择方案。总的说来,大部分研究都将纯氢,甲醇和汽油作为三种最主要的选择来进行研究。但由于评估中存在很多不确定因素,他们得到的结论不尽相同:Princeton的Ogden,DTI.的Thomas等认为纯氢燃料电池汽车最具优势;而Methanex, Methanol Institute更倾向于甲醇燃料电池汽车;其他的一些科研机构则客观地阐明了三种燃料选择的优缺点。 总结前人研究,各种燃料选择的优缺点如表2:

 

    由上可见,三种燃料选择各有利弊,要作出合理选择就要考虑本国的能源结构,从国情出发,选择适合的氢源方案。

3.2国内燃料电池氢源评估的主要结论

   为探索适合我国能源国情的氢源基础设施方案,国家高科技研究发展计划(863计划)设立了”燃料电池汽车氢源基础设施工程前期研究”软课题,旨在对氢能源进行全生命周期的研究,并进行车载制氢与加注站制氢的比较与分析,制氢技术和经济性研究与比较。本课题是国内首次从资源开采到汽车使用的全生命周期评价,针对不同氢源选择对能效、排放及经济性(3E)进行系统分析,因此很有评估价值。大连化物所作为863软课题的主要承担单位之一,作出了大量首创性的工作,以下将简要介绍研究的结论。 首先根据科学可行的氢源方案筛选原则,从相当多的燃料链中最终确定10条燃料链作为研究对象,如表3所示。

 

   选取的燃料链主要还是集中在纯氢,甲醇和汽油三种燃料选择上,具体地,包括三条车载制氢燃料链,两条大型管道输氢和五条加注站制氢燃料链,基本涵盖了近中期所有可行的技术路线。 接下来对所选10条燃料链进行了环境,经济性和能效性(3E)的全面的评估,清单如表4所示:

 
由表可看出: (1)车载制氢路线在能效用故及经济性方面(3E)都明显优于纯氢车,应被重点推荐; (2)从不同化石基的角度考虑,天然气基燃料链的3E性能最优;汽油基燃料链略逊之,不过它相对较高的能效性是一个优势;相对地,煤基燃料链最不乐观;然而随着原油越来越少及我国对煤加工利用的大力投人,形势会相应改变; (3)加注站现场制氢的各条燃料链3E性能相对较差,尤其是煤电电解水制氢燃料链,所以很难进行大规模商业化,但作为演示性质的燃料电池车队氢源,仍很有现实意义; (4)由天然气和煤进行大型制氢及氢管网输送的燃料链在3E性能方面属中等水平,然而巨大的基础设施投资使它们的可行性大大降低; 选择什么样的氢源,基础设施投资是一个重要的决定因素。本课题研究中假定发展汽油燃料电池汽车基本不需要基础设施投资,其他的方案则需要不同程度地投资,并以天然气制甲醇的车载制氢燃料链为基准进行了各方案基础性投资的对比,如图1所示:

 

   从比较可以看出,采用输氢管网或天然气管网的氢源路线,其基础设施投资是基准线的30倍以上,其他的加氢站现场制氢路线投资也在12-14倍左右。可见,短期内输氢管网或天然气管网的氢源路线的氢源方案是不现实的。因此研发燃料电池汽车,推荐以甲醇和汽油车载重整车为发展目标,而由加注站制氢发展纯氢车也是过渡时期内演示车队的可选方案。四.对国内燃料电池汽车发展的预测 上文已对国内外燃料电池及氢源技术现状的进行了分析。结合各大汽车公司对燃料电池汽车推广的预期日程安排,以及氢源选择的评估结果,本文还想对国内燃料电池汽车产业的发展作一些展望,供同行参考指正。

 

    首先如图2所示,我们对燃料电池汽车技术的发展趋势作如下预测: 由于车载制氢在3E性能方面的优势,而且相对来讲甲醇重整技术难度较小,因此可能会率先在我国得到发展,汽油重整则紧随其后。对于纯氢燃料电池汽车来说,其演示车队可望行驶于2008年北京奥运会,与其相关的加注站制氢,和储氢技术也将有所提高,但由于受到巨大基础设施投资的影响,其大规模生产恐怕要相应的延后。

 

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文章来源:国际氢能论坛 作者:佚名

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