氢燃料电池正在彻底改变重型运输



  虽然氢燃料在汽车行业没有掀起多大的波澜,但在重型运输行业,预计它将成为未来的燃料。

  尽管还处于起步阶段,但各国政府和供应商都在努力朝清洁、经济和安全的氢生产和分销方向发展,以广泛应用于氢燃料电池电动汽车(FCEV)。


  但在我们研究氢将如何撼动重型运输业之前,我们需要先了解氢从何而来,以及它是如何被处理成一种零排放燃料的,这种燃料具有显著的效益,但仍有几个障碍有待克服。
 

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氢从何而来?

  氢是地球上含量最丰富的元素,但很少以孤立的形式被发现。相反,它通常作为其他元素的一部分,如水(H2O)、碳氢化合物(如甲烷、CH4)和其它有机物。

  因此,为了分离氢,需要通过化学、太阳能驱动和生物过程来提取。

  当今最大比例的氢(95%以上)是在蒸汽重整的化学过程中从天然气中产生的。

  值得注意的是,在炼油厂中,85%的氢是用来除去汽油中的硫的。

  然而,最有趣的是,氢也可以由可再生能源生产;使用沼气(一种从生物质中获得的甲烷气态形式),或者利用太阳能或风能产生的电力通过电解获得。这将大大减少氢生产过程中产生的二氧化碳排放。

  这些不同的技术正在开发中,目的是提供更低的成本和更高的产量,以便与天然气制氢竞争。
 

通过水蒸气重整制氢

  蒸汽重整是蒸汽与碳氢燃料(化石燃料)反应生成氢气的高温过程。最常使用的碳氢化合物燃料是天然气,但是也有柴油、气化煤、气化生物质和可再生液体燃料。
 

电解制氢

  电解是在电解器中利用氢分子的能量分裂水分子的化学键,将水分离成氧和氢的过程。
 

生物质制氢

  在生物质转化过程中,细菌和微藻等微生物将生物质或废水等有机物分解,产生氢气。

 

氢燃料电池

  有些人可能已经知道,自20世纪50年代以来,液态氢已经被用来将火箭发射到太空,但大家更熟悉的应用是氢燃料电池。

  氢燃料电池通过氢和氧的结合来发电。

  氢燃料电池车中一个或多个储罐中的氢与来自周围空气的氧气发生反应,通过电化学电池产生电、水和热。

  电能驱动电机,水和热作为排气管的唯一副产品以水蒸气的形式排放出来。

  不同于我们目前用的汽油或柴油燃烧引擎,它不会产生二氧化碳(CO2)或任何其他有害排放。氢燃料电池车唯一的排放是水蒸气,因此它可以被认为是零排放车辆。

  在这种意义上,燃料电池非常类似于电池驱动的汽车,即电动汽车(EV)。它们都将化学反应产生的能量转化为电能。然而,不同的是,氢燃料电池不会像电池那样失去它的电荷——它所需要的只是持续的氢供应来产生电力。幸运的是,氢是世界上最丰富的元素。

 

氢燃料电池、电动及燃烧

  氢燃料电池汽车的承诺包括:无有害尾气排放的清洁燃料,与电动汽车性能和扭矩相同,比电动汽车行驶距离更长,加氢时间更短。

  电动汽车(EV)是由电动机驱动的,电动机从可充电电池或其他便携式电力来源中获取电流,与燃料电池汽车一样,它们也是零排放的。然而,电动汽车的续航里程较低,充电(在这种情况下充电)时间较长。

Hydrogen fuel cell cars vs electric cars vs combustion diesel petrol cars

  氢燃料汽车和电动汽车都是零排放的,但它们的制造过程仍然会产生二氧化碳。

 

为什么氢作为燃料不那么受欢迎?

  可以说,阻碍氢燃料电池汽车普及的最常见问题是,越来越多的人将电动汽车作为优先的绿色替代品。同比增长37%。

  电动汽车获得了大量的投资,而留给氢经济的投资却很少,这导致了连锁反应,阻碍了氢成为一个更可行的选择。成本仍然非常高,所需的基础设施仍处于停滞状态。

  如果没有对氢经济从生产到运输和基础设施的巨大投资,氢燃料汽车就无法与电动汽车竞争。接下来是一个两难的情况——没有地方给你的车加氢,你就不会买,而不买,就没有理由建加氢站…

  但不仅如此,当涉及氢燃料汽车时,还有另一个明显的担忧,但幸好这是一个可以解决的问题。那就是目前燃料电池中氢的生产条件。

  在用天然气生产氢气的过程中,仍然存在有害排放,增加了碳足迹,阻碍了尾气零排放取得的进展。

  然而,如果氢生产过程使用风能和太阳能等可再生能源进行电解,就会产生中性的碳足迹,并大幅减少有害排放。


hydrogen fuel in heavy duty transport lorries

重型运输中的氢燃料

  虽然氢燃料还没有在汽车行业普及,但大多数制造商已经认识到氢燃料在重型运输行业的潜力,可以使商用车辆更加环保。

  正如大家所知,欧盟规定,从2025年开始,重型汽车的二氧化碳排放量将受到严格限制——从2025年开始,重型汽车的二氧化碳排放量必须减少15%,到2030年,重型汽车的排放量必须减少30%。

  大型卡车的二氧化碳排放量占重型车辆总排放量的65-70%。

  拉动重物所需的动力,以及这些车辆可以行驶的距离都是一部分原因。

  因此,在这种情况下,氢燃料电池在经济上比电动汽车更可行,主要是因为燃料电池汽车充电所需的时间比电动汽车充电所需的时间短。停工是要花钱的,而且在充电的时候,卡车要连续几小时不能工作,而加氢的时间不过是几分钟——这显然是赢家。

  不仅如此,卡车驾驶室的空间有限,氢的高能量密度使其特别适合重型货运车辆。

  一公斤氢的能量密度与一加仑柴油的能量密度相同。

  根据《能源转型展望报告》,预计到2050年,5-13%的重型汽车将使用氢燃料电池。

 

氢燃料电池汽车的未来

  在豪顿,我们相信氢确实是重型运输工业未来的燃料。

  我们相信,氢是未来远程运输的解决方案,凭借在氢压缩方面100余年的经验,我们开发了一系列产品,以帮助燃料电池汽车加氢。

  在汽车制造行业,超过80%的领导者认为燃料电池汽车是在不久的将来最有可能实现远程运输的解决方案,现在是时候参与进来了。

 

  了解更多信息并下载我们的画册- 1000Bar的纯氢:用于加氢站的压缩机解决方案



 

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