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看不清的“氢” 浅析氢能源和氢燃料电池的发展应用



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“氢”——这一自然界中最轻的、且广泛存在的元素,由于其本身的特性,不仅可以应用于汽车领域,也可以应用于更多的领域,作为家用能源、航海、航空等众多领域的能源使用,具有优秀的泛用性。



图注:英国物理学家Sir William Robert Grove,燃料电池的发明者

图注:使用巴拉德动力提供的氢燃料电池解决方案的巴士(苏格兰,Aberdeen)

重点和难点:氢能源的储存和应用

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图注:虽然叫氢燃料电池车(FVC),但其内部其实并没有传统意义的动力电池。

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1994年,德国企业戴姆勒集团(Daimler AG)发表使用巴拉德动力提供的燃料电池的燃料电池车「NECAR 1」(「NECAR」为「New Electric Car」的缩写)。同样也是在1990年代,日本的三家汽车制造商,丰田、本田、日产开始着手开发FCV;日本的三家综合电机企业,三洋、松下、东芝开始着手开发家庭用燃料电池。

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图注:2007年完成上海车展首展后,宝马氢能7系还现身北京街头,并在此后的几个月内,在广州、香港举行了一系列推广活动。

截止现在,在全球范围内,面向一般市场销售的包括丰田MIRAI、本田CLARITY FUEL CELL和现代Nexo等乘用车,同时另有欧洲和美国数个城市将氢燃料电池巴士(使用前述提及的加拿大企业巴拉德动力提供的相关解决方案开发)投入了实际的商业化运营。

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1968年,美国NASA的第三个载人航天计划,著名的「阿波罗计划」(Apollo program)中的首次载人航天任务「阿波罗7号」(Apollo 7)所使用的飞船应用了碱性电解质膜燃料电池(AMFC)。同年,美国通用汽车(GM)开始了汽车产业首款氢燃料电池车(FCV)的试作和测试。

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图注:本田CLARITY FUEL CELL


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站在经济发展的角度,用电量增长率、工业增长率、GDP增长率,这些反应电力消费与经济增长的指标一直呈现正相关性,而这与先前电动车政策支持引导不无关系。而站在汽车制造业的角度看,基于氢能源设计开发的燃料电池车在设计、制造、技术储备、资金支持等多方面的制造门槛要比纯电动汽车高出不少。而近些年,中国的长城汽车、上汽集团等企业也通过产业收购、自主研发等措施在燃料电池车领域开始布局。在可预见的未来,突破技术性网页游戏私服推荐指日可待,虽然燃料电池车的普遍推广相信也会与早期纯电动汽车投入使用时遇到相同的问题,而对于基础设施的要求也相当之高(比如欧美等国大多数采用站内制氢方式,这种硬件设施的成本也是非常高的),超变态网页游戏,如果能持续有效降低氢源成本,并得到与纯电动汽车同样的基础设施投入,相信多元化的节能减排出行的未来,离我们将会越来越近。

1965年,美国NASA的第二个载人航天计划「双子座计划」(Project Gemini)中的「双子座5号」(Gemini V)飞船为了满足长期飞行任务的需要,使用了燃料电池供电。这也是燃料电池的世界首次实用化。具体来讲,其使用的燃料电池为固体高分子形燃料电池(PEFC)——这一类型的燃料电池,至今也是燃料电池中的主流之一。

同时,不同于石油、煤炭等化石能源在全球分布并不均匀的情况,由于氢可以通过多种来源获得或制造,制造原料的替代性极高——比如,开采石油、天然气经常会伴生有氢气;很多工业领域(比如制铁、化工等)会产生大量的副产品氢;即便是杂质较多、热值较低,直接用于火力发电等场合效率较低,也会带来较大污染的褐煤(Brown coal),也可用来制备氢;当然,通过众所周知的电解水方式,也能生产氢。因此,作为一种新能源具有广泛的意义。


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