准备用于主流用途的氢气

耿贞佳
导读 英国分析机构瞻博网络研究公司发布了一项新研究,研究氢动力汽车在与电池电动汽车 (BEV) 竞争时进入市场的准备情况。它使阅读变得有趣,

英国分析机构瞻博网络研究公司发布了一项新研究,研究氢动力汽车在与电池电动汽车 (BEV) 竞争时进入市场的准备情况。

它使阅读变得有趣,为政府和消费者应该如何思考这个问题提供了思考的食粮。

FCV(燃料电池汽车)由氢气驱动,比传统的内燃机汽车更有效。FCV不产生尾气排放,但只排放水蒸气和暖空气。

燃料电池在19世纪初被许多科学家证明,包括汉弗莱·戴维和克里斯蒂安·弗里德里希·舍恩拜因。威廉·格罗夫(William Grove)是一位化学家,物理学家和律师,通常被认为在1839年发明了燃料电池。

燃料电池汽车,也称为氢能汽车,在20世纪70年代的石油危机期间首次引起国际关注。

经过几年的研发,丰田于2014年推出了世界上第一辆商业化燃料电池汽车。此后,中国、美国、和欧洲各国一直专注于推进这项技术,为燃料电池应用进入市场铺平道路。

根据定义,FCV使用氢推进系统作为其船上燃料。氢和氧的化学能与燃料电池反应并将能量转化为电能。

氢能汽车中使用的燃料电池技术类似于电池,因为它通过电化学反应产生电力。它使用外部化学能供应,提供氢气源和氧气源(通常是空气) - 这意味着它们可以无限期地运行。

燃料电池为几乎任何需要电力的设备提供清洁,高效,可靠的发电。燃料电池用于从氢能汽车到飞机的各种运输应用。

由于自2000年代初以来的政府举措,通过对核心技术的大力投资促进燃料电池行业的进步,氢能汽车已经处于几个原型设计和生产阶段。

行业参与者在制定燃料电池计划的战略补贴政策方面取得了进一步的重大进展,几乎所有类型的现代车辆现在都有燃料电池产品或原型。

由于氢能汽车在当前形势下的简单性和灵活性,使用氢气提供了广泛的应用类型。商用氢能汽车市场按公共汽车和卡车类型进行细分。卡车仍处于开发阶段,但公交车已经在运行。

叉车、客车和轻型和中型卡车处于燃料电池商用车应用的前沿。

传统燃料具有重大的环境限制,包括空气污染、水污染、塑料污染和石油泄漏。燃烧化石燃料,特别是二氧化碳,以发电和为运输提供动力,对气候和生态系统具有深远的影响。

氢气等替代燃料可减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和颗粒物等。氢气正逐渐普及和接受。

传统燃料的成本在最近几个月中已升至最高水平,这是由于自然和人为的影响以及自2020年年中以来美国石油生产商投资的下降,美国原油产量下降,这凸显了这一点。低供应最终导致价格上涨。

对第二大原油出口国俄罗斯实施的制裁导致燃料价格进一步大幅上涨。

随着氢气生产和基础设施投资的增加,氢燃料汽车将成为比电动汽车更可持续的替代品。电动汽车可能无法描述ICE(内燃机)车辆的有效替代品,因为它们的排放潜力取决于电力的生产方式。

电动汽车的局限性在许多商业领域都凸显了混合动力汽车的存在。公共汽车,火车和卡车作为柴油 - 电动混合动力车广泛使用;证明基于当前技术,电动汽车无法胜任提供公共交通解决方案的任务。

此外,氢气被吹捧为电动汽车的替代品,因为电动汽车使用需要钴,镍和锂等稀土金属的大型,重型,昂贵的电池。

尽管氢气在生产过程中需要铂金,但只有生产中心和最低数量才需要氢气。寻找铂金替代品的研究也处于后期阶段。每个EV电池都需要EV中使用的稀有金属。

与电动汽车相比,氢能汽车有许多优点:氢气可以使用现有的加油站网络进行泵送。氢能汽车可以实现更长的距离,因为它们密集地包装了能量储存。与电动汽车相比,加满氢气汽车需要几分钟,这可能需要几个小时。

包括宝马和奥迪在内的主要汽车制造商认为,政治气候的变化可能会有利于氢能汽车而不是电动汽车。除了电池汽车之外,他们目前正在开发氢燃料电池乘用车原型,作为逐步淘汰化石燃料的准备工作的一部分。

在此之前,汽车制造商丰田,日产,本田和韩国现代汽车是多年来开发和推动氢燃料电池汽车的唯一制造商。

中国正在扩大其氢燃料基础设施,希望为商用车建造更多的加氢站。基于最新发展,氢能汽车的未来预计将是广阔的。

在另一条轨迹上是马自达,它探索了旋转发动机的概念,该发动机可以代替汽油燃烧氢气 - Renesis氢气旋转发动机系统。氢气转子发动机基于马自达的转子发动机技术,但适应于使用氢气作为其燃料,不排放二氧化碳,并提供出色的环保性能。

旋转发动机需要最小的设计变化才能使用氢气运行,使马自达能够以低成本制造氢燃料旋转发动机车辆。

此外,双燃料系统允许车辆使用汽油或氢气运行。氢气耗尽不再是一个问题;允许汽车长途行驶到没有加氢站的地区。

Renesis氢气旋转发动机系统从侧端口吸入空气,并使用安装在转子壳体顶部的电子控制氢气喷射器直接注入氢气。

马自达RX-8氢RE是世界上第一辆实际实施的氢转子发动机车辆。

2021年,丰田在GR Yaris中展示了其新的氢动力内燃机技术。此外,丰田的实验性氢动力卡罗拉运动在的赛车运动中表现异常出色,尾气排放几乎为零。

虽然氢内燃机技术仍处于开发和实验的早期阶段,但它实现了高性能。

氢动力GR雅力士和卡罗拉运动版采用G16E-GTS,1.6升直列式三缸涡轮增压发动机,但改变了燃料供应和喷射系统,以氢气作为燃料使用。

在氢能汽车中重复使用现有ICE技术的能力是制造商的主要积极因素,这意味着虽然消费者尚未大规模采用,但制造商将继续投资。

正在制定几项氢监管举措。这些举措对于发展充满活力的氢气市场至关重要,并将以排放交易计划为基础。

此外,为了支持氢能战略中40GW电解槽的目标,已经提出了一项修订后的目标,即在该行业的氢气消费中占50%的可再生份额。拟议修订的通过预计将于2022年结束。

欧洲二级天然气市场立法正在修订,更加关注氢气。

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