为了未来实现能源安全以及降低CO2排放,社会正向电气化/氢气化转型,车辆的电动化进程也越来越快。氢气能简单地转换为电能,且燃烧后也不会排放CO2,因此是实现低碳社会的有效能量载体。本田以“制造”、“使用”、“连接”为理念,正致力于开发实现氢气社会的技术。2016年3月发售了FCV“CLARITY FUEL CELL”。为普及燃料电池车,降低成本、建立品质技术以及完善基础设施将是亟待解决的问题。要实现氢气社会,需要产官学在广泛领域开展合作,通过相互协作的关系,加快技术开发、放宽相关法规门槛、完善基础设施建设等。
本田的FCV开发:解决环境和能源问题
株式会社 本田技术研究所 四轮研发中心 第五技术开发室 首席研究员 守谷隆史先生的演讲概要如下:近期全球重大的问题主要是气候变暖、能源供应的不稳定、全球范围的环境问题。
• 大气环境 - 降低尾气排放
• 全球变暖 - 降低CO2排放
• 能源枯竭 - 可再生燃料
为了解决汽车产业在环境和能源方面的问题,产生了利用从自然能源提取的氢气驱动的FCV。此外,下一代汽车削减CO2排放的可能性如下: (本田估算)
• 可再生能源发电产生的电力驱动小型BEV:CO2零排放
• 利用太阳能将水电解为氢气与氧气,驱动FCV “FCX Clarity”:CO2零排放
本田计划到2030年,将销量的2/3替换为PHV、HV、FCV以及BEV等零排放车辆。
利用氢气的智能社区:制造氢气、使用氢气、连接氢气
氢气可通过石油、天然气、煤炭、生物质、废弃物、可再生能源、核能等多样化的初级能源制造。可再生能源的波动较大,可将能源制造高峰期的能源临时储存,如能通过社区的能源控制实现平准化,效果将十分显著。“制造”、“储存”、“运输”、“使用”氢气这一理念对未来的智能社区来说将非常重要。
作为针对氢气社会的开发理念,以使用氢气、具有终极清洁性能的FCV为中心,将一体式氢气站SHS (Smart Hydrogen Station) 与外部供电逆变器Power Exporter 9000连接使用。本田从1996年起开启基础研究,历经20年,终于完成了FCV Clarity、SHS、Power Exporter 9000等的研发。
氢气制造:智能氢气站 SHS (Smart Hydrogen Station)
• 简便 (Simple) → 只需连接水电,安装工时约1天
• 小型 (Small) → 小型一体式 (相当于10ft集装箱的尺寸)
• 可持续性 (Sustainable) → 利用可再生能源及废弃物发电的电力制造氢气。利用各地区特点,实现各种能源的自产自用。
SHS通过向电解膜通电,从水中分解氢气,分解出来的氢气能高效地储存在高压氢气瓶中。通过采用差压式高压水分解堆,不需要使用机械式压缩机,就能制造高圧氢气,杜绝了因机械式压缩机产生的损耗,能以更少的能源制造氧气。此外,取消了机械式压缩机后,还实现了小型化与优异的静谧性。
SHS的分布方面,35MPa SHS在全日本的地方政府及公共场所共有17个,70MPa SHS则只有1个,用于开展实证测试。
连接氢气:可移动型外部供电设备 Power Exporter 9000
• 可与FCV简单连接,最大输出功率9kVA。
• 继承本田逆变器发电机的开发过程中积累的可靠性,实现高品质的交流电输出。
• 符合V2L标准,具有较强的通用性。
• 无论是平时还是特殊时期,都能作为稳定的电源进行使用。
Power Exporter 9000的用途包括:①家庭电源、②特殊时期电源、③蓄电设备供电。为普通家电供电采用AC100V 3kVA,避难场所等大型暖气、大型空调、电磁炉采用单相三线100/200V 6kVA 。
为普及FCV、实现氢气社会
本田认为,FCV要为用户带来优势,就需要通过降低FCV车辆以及氢气的价格,使其整个生命周期的运转成本 (FCV车辆价格与整个生命周期的氢气费用的合计) 降低至汽油车相同水平或更低。作为开发车辆的整车厂,本田在续航里程、环境适应性、功率性能方面有所预见。未来,本田将致力于接近耐久性和可靠性、质量保证、削减成本等问题。这些问题相互影响,需要开发权衡了这些因素的最佳设计和可持续性技术。
• 耐久性和可靠性:污染物混入 (杂质进入线路内时) 的影响、电位波动Pt老化 (燃料电池为了有效促进氢气氧化反应与氧还原反应,采用以Pt (铂) 为基质的电极催化剂)
• 质量保证:升级检测技术、进一步改善质量
• 削减成本:使用普通材料、缩短生产周期、减少贵金属的用量
启动出租车路试
为更多人提供观察FCV、试乘FCV的机会,使人们切身感受到FCV的优势。研究FCV在出租车行业的影响,并反映至今后的开发中。目前在日本国内的投放情况是日野交通 (神奈川县) 1辆、大宫汽车 (埼玉县) 1辆、帝都汽车交通 (东京都) 2辆、仙台出租车 (宫城县) 2辆。
氢气/燃料电池战略路线图
在日本国内,根据政府主导的氢气/燃料电池战略路线图,推进FCV的投放、以及氢气基建的完善。2025-2030年期间,将完善氢气站,并开始自主扩大规模。首先以4个大城市为中心,集中完善氢气站,随后推广至二三线城市、甚至全国。2025年前后,日本政府将重点参与其中,构建普及FCV的社会基础。
随着氢气的大量应用,到2050年为止,氢气将占总体能耗的18%。由此,可使CO2排放量每年比目前减少约60亿吨,相当于将地球变暖温度控制在2℃以内所需削减的CO2排放量的约20%。
第1阶段
・扶持FCV的应用 (2015~2020年前后)
・氢气基建:削减氢气站成本、扩大数量 (2015~2020年前后)
第2阶段
・氢气发电:实证测试 (2015~2030年前后)、正式开展 (2030年~)
・大规模氢气供应:利用海外原料制造氢气,运输试验 (2015~2025年前后)、正式开展 (2030年~)
第3阶段
・无CO2氢气:CCS (Carbon dioxide Capture and Storage,碳捕获与储存)、采用可再生能源的氢气制造试验 (2015~2030年前后)、正式开展 (2040年~)
2018年3月,除丰田、日产、本田以外,能源公司等共计11家公司以正式完善FCV氢气站为目的,成立新公司“日本氢气站网络合同公司” (JHyM)。高额的建设费用以及运营成本是普及氢气站的障碍,随着整车厂、基建公司、金融投资家开展战略性合作,计划到2021年度为止建设80个氢气站。
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