就在几年前,零排放氢经济的梦想似乎只是一个气候保护的矛盾修辞,当时化石能源,包括天然气和煤炭是全球氢供应的主要来源。现在仍然如此,但新的绿色氢技术正开始将它们推到一边。沼气和其他有机废物也在发挥作用,现在的主要焦点是从水中提取氢气的电解系统,电力来自风能、太阳能或其他可再生能源。从可再生能源的角度使水产氢赢得了“绿色”氢的称号。从工业来源回收的氢气也可能在气候保护方面发挥作用。
博世和尼古拉Nikola绿色卡车创业公司的技术合作
博世致力于利用绿色氢气来推动燃料
电池移动性。博世一直是汽车行业一个重要的技术力量,其在电动汽车行业中发挥着强大的幕后作用,以实现长期的工程创新记录,因此该公司也涉足氢燃料
电池领域也就不足为奇了。博世表示,一支工程师团队,帮助美国初创公司Nikola Motors推出一款改进版的Nikola Tre燃料电池电动长途卡车,此举引起了人们的关注。博世预计,到2030年,五分之一重量为6吨或以上的新卡车将配备燃料电池动力系统。
最早,Nikola的Tre燃料电池卡车项目启动于2017年,当时有消息称Nikola和博世将使用博世的可扩展、模块化一体化eAxle联合开发新的动力总成。2021年9月,Nikola尼古拉和博世宣布达成协议,尼古拉将在其位于亚利桑那州的工厂为尼古拉的7级和8级燃料电池卡车制造博世燃料电池电源模块,首先是Nikola Tre 8级卡车500英里级别,然后在900英里级别时推出Nikola Two 8级卡车。
显然所有的努力都得到了回报。博世2023年技术日宣布Nikola是博世燃料电池电源模块的试点客户,该模块现已在其位于斯图加特-费尔巴哈的工厂进行商业化生产。该公司还确认,Nikola预计将于今年晚些时候(即第三季度的某个时间)开始为美国市场生产TreClass 8卡车。博世已制定计划,根据其当前业务和技术的杠杆作用,到2030年其氢相关业务规模将达到50亿欧元。该公司已经在2021年至2026年制定了25亿欧元的计划,比原定的五年计划多了10亿欧元。
全球首辆氢能源智轨电车以及地铁施工作业车由中国制造
全球首辆氢能源智轨电车在湖南株洲顺利装运发车。几天后它将从上海港出发运往“一带一路”沿线国家马来西亚,这也是首批交付东南亚地区的智轨电车。该智轨由中车株洲所自主研制,将用于马来西亚沙捞越州古晋市的城市交通运输服务,车辆首次采用氢能源动力系统,具有续航里程更长、加氢时间更短、更低碳节能环保的优势,整车通过智能化设计升级,拥有更高“智慧”,高度契合马来西亚力求实现零排放、智能化公共交通系统的需求。
同时,车辆创新采用了70MPa储氢系统和大功率燃料电池系统,续驶里程可达245公里。此外,车辆还装载应用分布式动力系统,结构更紧凑、重量更轻、动力更强,可为古晋市民带来更舒适、更快捷的出行体验。
由中铁武汉电气化局研制的氢能源地铁施工作业车在湖北襄阳下线。据了解,该作业车采用氢燃料电池与锂电池混合动力系统提供牵引动力,设计时速80公里。这款作业车具有最大容量50公斤的储供氢系统,加注30分钟氢气,即可实现单机连续运行32小时,运行时没有废气和噪音,排放物为水,能应用于地铁、隧道、矿山等相对密闭的环境。
沃尔沃和戴姆勒在氢能源卡车上不断加注
戴姆勒卡车致力于引领可持续交通,明确致力于两种驱动技术:电池电动和氢动力卡车和公共汽车。因此,戴姆勒大规模投资于氢技术。到2026年,戴姆勒与沃尔沃集团的合资企业cellcentric将投入运营欧洲最大的燃料电池生产设施之一。此外,在这个十年的下半年,梅赛德斯-奔驰GenH2卡车将上路,并已经接受了严格的测试。
全球最大的两家卡车制造商戴姆勒和沃尔沃都在测试氢气卡车,以期在2025-2030年间开启大规模生产。基础设施可能会得到改善:欧盟(EuropeanUnion)最近制定了一个目标,即到2031年,在该地区的主要干线上每124英里就有一个加氢站。另外,戴姆勒会将现有的燃料电池研发团队全部整合进新的合资公司,而沃尔沃集团则会花6亿欧元买下该合资公司50%的股份。沃尔沃原厂在氢燃料电池已耕耘多年,沃尔沃从2018年开始研发使用氢燃料电池的联结车HX04,7.5分钟就能注入12公斤氢气,且能行驶约4小时。
在氢基驱动器的开发中,戴姆勒显然更喜欢液氢。液态氢比气态氢具有更高的能量密度。因此,可以携带更多的氢气,从而显着增加续航里程,并使车辆性能与柴油卡车相当。可量产的GenH2Truck的开发目标是续航里程可达1,000公里或更远。这使得卡车适用于灵活和要求苛刻的应用,特别是在重型长途运输的重要部分。
绿色氢也适用于发电厂从源头上实现绿色
从水电解到燃料电池的途径是双向的。当氢燃料与环境氧气相互作用时,燃料电池会产生水。从电解系统生产绿色氢气本质上是相反的过程,这解释了为什么博世倾向于将电解和燃料电池放在同一屋檐下。博世今年早些时候开始研究质子交换膜电解系统。他们预计将在短期内拥有可用于试点应用的1.25兆瓦原型,并于2025年实现量产。
除了用于移动燃料电池之外,绿色氢也开始用于固定应用。博世正在考虑用于固定用途的新型固体氧化物燃料电池技术,并已确定德国的一家医院作为其首个燃料电池微型发电厂的候选者。博世也是倡导用绿色氢替代内燃机中化石燃料的公司之一。最大的问题是是否会有充足的绿色氢供应。博世计划在绿色氢供应链启动之前使用天然气运行其固定燃料电池,同样的策略也可能适用于其氢发动机。博世有极大的技术推进力,旗下拥有470个不同的实体,遍布60多个国家。再加上销售和服务合作伙伴,其业务范围几乎延伸到地球上的每个国家。
总结
氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用前景广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型的重要载体之一,是实现“双碳”目标的重要路径。氢作为一种通用的、全经济的投入在可持续发展方面能发挥重要作用。值得一提的是,氢不仅仅是电动汽车和内燃机的燃料。现代工业经济体已经充满了氢气,而氢气是化石能源的先行者。通过转向绿色氢,工业化经济体可以使其化肥和食品加工行业以及制药、冶金、炼油、个人护理产品和其他普遍存在的活动脱碳。
(责任编辑:子蕊)