丰田能够坚持20年的研发,离不开日本举国力的支持,归根结底,是日本政府对于真正掌握一项能源技术、不受制于人的渴求。先来看看,氢气是怎么来的。

要说对氢燃料电池,再也没有比日本更加执着的。12月15日,丰田即将在国内开售全新氢燃料电池汽车Mirai,本田FCV量产车型也将于明年3月下旬在日本上市。丰田能够坚持20年的研发,离不开日本举国力的支持,归根结底,是日本政府对于真正掌握一项能源技术、不受制于人的渴求。先来看看,氢气是怎么来的。

如果不是那场海啸引发的核泄漏,日本可能不会放弃纯电动车的计划。日本关闭全部核电站让所有车企意识到原本利用夜间剩余电力充电的梦想无法实现了。面对日益高涨的石化燃料价格以及日本国内越来越大的能源漏洞,日本开始寻找真正的可替代能源。这项能源或许暂时是不清洁的,暂时是高成本的,但一定是要有希望的,能真正掌握的。

不是日本没有考虑过天然气,也不是说甲烷燃料电池的劣势太多,真正让日本放弃天然气的主因之一就在于这项能源的多数标准都不在日本手里。这意味着未来如果使用天然气类能源,仍将向海外支付大笔的专利费用。氢气不存在这种情况,目前日本掌握的相关氢能源的专利遥遥领先,国内氢能源规模在全球或许不是最大的,但实用率却是最高的。

做为长期的规划,氢元素因为蕴藏量巨大而受到青睐,但关键在于,自然界中以单质氢气存在相当少见,制氢就成为使用氢能源的大问题。制氢技术需要考虑环境、经济、实用等方面,因此目前制氢多采用电解盐水、冶炼等高碳排放技术,未来逐步推广到可再生能源电解水、生物制氢、太阳能等低碳技术。

副产品氢气

氢气在很多行业以一种副产品的形式存在,这些行业主要集中在制碱和冶炼等高温工业领域。由于氢气并不是最终的生产目标,所以导致副生氢气在规模、成本和品质方面有一定的差距。

比如电解盐水工业应用中,虽然氢气的纯度较高但产量较少同时成本较高。冶铁制铁等高温行业虽然也会产生大量的氢气,但这种氢气的纯度不高,而且多数工厂生产的氢气一般自给自足,并不会外售。冶炼工厂在产量满足自身需求之后,才会对外出售氢气,但产量不大且供给关系不稳定。

制碱工业虽然对氢气的需求量不大而且多数会外售,但制碱工厂需要盐、水和电。其中电力依然需要自己生产,最后经过制碱工厂最终产生氯气、氢气和苛性碱(主要为氢氧化钠)。氢气经过压缩精制后依据需求制成液化氢或压缩氢供给民用。

化石燃料反应

目前绝大多数氢气来自天然气和石油燃料反应。目前比较主流的是依靠天然气和水的反应,甲烷和水经过高温产生一氧化碳和氢气。常规理论上,这部分一氧化碳和氢气通常被用来还原金属脱硫等应用。不仅天然气,工业上也常用无烟煤或焦炭作为原材料与水蒸气高温发生反应产生水煤气(一氧化碳和氢气的混合物),然后再与水蒸气发生反应制得氢气。通常这种方法制氢成本较低产量较大,设备较多。

用此种方法制氢需要800℃以上的高温,化学公式中甲烷和水的比例是一比一,但在实际应用中这个比例通常要达到一比三,过多的水分参与会浪费绝大多数热量。生产出二氧化碳和氢气之后,可以将气体压入水中溶去二氧化碳,最终得到较高纯度的氢气。

电解水

电解水制氢主要分为制碱工业中的电解盐水和电解纯水两种方式。就目前而言,电解纯水相对电解盐水成本更高。这是因为盐水中富含大量的正负离子,在传导电流方面有着纯水不可比拟的优势。电解盐水的副产品是苛性碱、氯气、氢气、氧气,而电解纯水的产物只有氧气和氢气。

两者制备氢气的纯度相仿,都可以达到99.99%,但盐水电解要更具规模更容易形成产业化,电解水在速度和能耗两方面依旧比不上电解盐水。

虽说电解水在成本上难以控制,但这却是未来最值得关注的技术。一方面氢气可以起到储存电能的功效,可以使风力、太阳能以及再生能源统统转化成电能,然后将电能以氢气的方式储存起来。夜间富余电能过多,也可以用氢气存储,最终达到电力供应削峰填谷的目的。

[责任编辑:中国电池网]

免责声明:本文仅代表作者个人观点,与电池网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性,本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。涉及资本市场或上市公司内容也不构成任何投资建议,投资者据此操作,风险自担!

凡本网注明 “来源:XXX(非电池网)”的作品,凡属媒体采访本网或本网协调的专家、企业家等资源的稿件,转载目的在于传递行业更多的信息或观点,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理、删除。电话:400-6197-660-2 邮箱:119@itdcw.com

电池网微信
氢燃料电池汽车
中国电池网
氢能源