
自1990年代后期以来,汽车制造商对氢动技术进行了大量投资,但是时至今日,市面上只能买到本田、现代和丰田制造的燃料电池汽车。大规模应用并不是受到技术的阻碍,而是加氢站网络建设困难以及成本。不过,这一切即将改变。归功于国际上计划使氢气成为整个能源系统的主要组成部分,不仅用于汽车,还用于家庭和工业供暖和供电,以及卡车、火车和轮船,也许最重要的是,用于存储多余的电力。

2019年,英国宣布成为第一个到2050年实现净零碳排放立法的国家,这比先前的法律要求将1990年的碳排放量减少80%的目标有所提高。丰田英国分公司替代燃料经理约翰·亨特(John Hunt)解释说,这产生了很大的不同:“减少80%的话,可以把所有困难的问题隐藏在剩余的20%之中。一旦将净零碳排放放到台前,就不得不重新思考,脑海里全是难。”

其中之一便是氢气。亨特7月曾在《未来能源场景》报告中说:“英国国家电网清楚地表明氢气是必不可少的,毋庸置疑。”报告还称,每年至少需要190TWh的电力来生产氢气以达到净零值,同时强调了其应对用电峰谷的储能能力(称为电网平衡)。因为目前无法存储大量的非高峰电量,在过去的十年中,8.7TWh的风能(相当于1.36亿台起亚e-Niro 64kWh电池组的容量)被白白浪费,价值高达6.49亿英镑。

亨特相信英国在利用风力发电零碳排制氢方面具有巨大潜力。“英国拥有世界上最方便、最强风力条件。”他解释说:“英国方便利用海水建设近海制氢厂,再通过管道或船运将其运至内陆地区。结合废油气田和钻井,使用这些平台现场制氢是完全可行的。”
绿氢是耗电电解水产生的。电能一旦转化为氢气,就可以无限期地进行存储,充分利用枯竭的油田和盐洞,这就是亨特所说的英国具有“出色的地质条件”。英国已经有三十个盐洞被用来储存天然气和石油。曾经用于输送天然气的管道可以用来输送氢气,起到储能的双重作用。欧盟目前的管道网络不仅可以运输天然气,而且还可以存储1500TWh的天然气形式的能源。与电力不同,氢气所存储的能量不会随着输送而减少。欧洲天然气供应商的一个财团计划再建14,000英里的管道,以形成整个欧洲的氢气配送主干管道。

建设加氢站而没有太多车来加氢,盈利难题一直倍受困扰,但是卡车、出租车和公共汽车的区域性商业车队提供了解决方案。“最初的想法是建设许多加氢站,汽车随处可以加氢。”亨特解释道:“现在的想法则是在特定区域建立车队形成节点。一旦有足够多的区域,就可以将其合并。”亨特认为欧盟2050年目标“非常具有侵略性”,需要协同努力来增加生产绿氢所需的电解槽的产量。
英国公司ITM Power在这个方面有所领先。ITM Motive董事总经理邓肯·耶伦(Duncan Yellen)解释说:“我们生产电解槽已有整整二十年的时间,2020年底将建成一座电解槽超级工厂。”ITM Motive是ITM Power新分公司,成立专门致力于加氢站的发展。目前已经有七家加氢站,主要在伦敦附近,还有六家正在建设之中,包括伦敦地区两家和北部地区的另外四家。“我们需要大约100家加氢站才能拥有合理的地理覆盖范围。”耶伦说:“我的雄伟目标是在未来五年内建成100家加氢站。由于燃料电池汽车种类繁多,100家加氢站足以覆盖英国全境。”

ITM加氢站已经为出租车队和紧急服务部门提供服务,其中包括拥有11台丰田Mirai的伦敦警察厅。“这些组织一天24小时都需要用车,没有时间插拔充电。”耶伦说。要知道,耶伦从2015年开始日常驾驶丰田Mirai,没有发现车的性能不足的情况。现在ITM加氢站的加氢成本含增值税为每公斤10英镑(Mirai可以加5kg氢)。耶伦的目标是将价格降低到含增值税7英镑左右,只比柴油价格低一点。耶伦坚信氢气将是未来能源场景的重要组成部分:“如果要达到净零排放,我们完全清楚必须要考虑氢气。没有氢,将无法进行季节性存储、备用发电或重货物运输。”

据估计,当今全球运营的氢动车有53,600台,包括18,000台汽车和31,000辆叉车,其余则为商用车。在英国只有240台注册,但是未来一两年内,总数可能会迅速增加。
氢动汽车如何工作


开发过程中的难点在于电池堆内部产生的水、稳定性以及极低的温度下起步。燃料电池也很昂贵,但其成本一直在下降,丰田公司希望到2025年与混合动力汽车相当。多年来,所有储氢罐都经过了严格测试,包括枪击,而且氢气仅在狭窄的空间内才会带来危险,因此燃料电池系统装有泄漏传感器。否则,氢气会无害地散发到空气中。给FCEV加氢与传统汽车加油的方法几乎相同,除了泵嘴牢固地锁定在加氢口稳定高压。FCEV司机在加氢方面几乎没有区别,而驾驶体验与纯电动车完全相同。
氢动汽车研发进展







