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氢燃料电池乘用车领域遇“现实尴尬” 却受航空企业追捧

2021-08-05 04:39:40 每日经济新闻 

每经记者 孙磊 每经编辑 裴健如

在乘用车领域,氢燃料电池技术路线正在遭遇“现实尴尬”。

从8月开始,本田汽车将终止氢燃料电池汽车Clarity Fuel Cell的生产。此外,日产汽车也宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池汽车的计划。在此之前,大众集团首席执行官赫伯特·迪斯与特斯拉CEO马斯克更曾公开对氢燃料电池技术路线进行痛批。

不过,在航空领域,氢燃料正迎来“春天”。近日,俄罗斯联合发动机公司UEC宣布开发航空和陆地氢燃料发动机,为此成立的工作组已在早些时候开始了研发工作。该工作组总设计师表示,其会将氢燃料电池汽车的主要思路应用在航空发动机。

事实上,在此之前就有公司将氢燃料应用于航空领域。去年9月,空客公司首次详细地发布了代号为“ZEROe”的3款零排放商用客机概念方案。3款新型客机概念虽然采用了不同的空气动力学构型和动力系统配置形式,但都是氢作为主要能源。

有分析认为,将氢燃料应用在航空方面,一则飞行路线相对固定,非常契合加氢站建设成本高,数量较少的特点;二则应用前景广阔,全球航空市场所需的化石燃料如能使用氢燃料进行代替,市场规模将超过万亿元人民币。

航空运输“减碳”关键

与汽车行业相同,航空领域造成的温室气体排放迅速增加,航空公司正面临越来越大的“减碳”压力。而与汽车行业通过电动车减少碳排放不同,由于电池产生的能量相对较低,要想产生足够支持飞机长途飞行所需的电力,电池组的重量将让飞机不堪重负。

空客公司负责零排放飞机项目的副总裁格伦·卢埃林说:“电池方面的经验告诉我们,电池技术的发展没有达到我们想要的速度。于是氢出场了,每公斤氢产生的能量远远大于当今电池。”据了解,与锂电池相比,无论是从重量还是从体积的角度来看,氢气都具有较大的能量密度。

同时,欧洲“洁净天空”和“燃料电池与氢能源”项目此前联合发布的报告显示,相比化石能源,氢能源可大幅度减少温室及有害气体的排放。空客公司也表示,氢燃料被视为航空运输“脱碳”的关键,有可能将航空业的碳排放量减少50%,该公司也在探索氢燃料的潜力。

据了解,在飞机上使用氢燃料主要有三种方式,一是在燃气涡轮发动机中直接燃烧;二是生产合成燃料;三是通过燃料电池发电。具体而言,燃气涡轮发动机的燃烧室及燃料管路经重新设计后,可直接燃烧氢气;合成燃料则是对氢气进行化学加工,形成合成燃料,以替代传统航空煤油,不需要对飞机和发动机进行重大的改动;氢燃料电池可用作应急辅助能源和推进动力源(600405,股吧)。

上述报告显示,燃料电池可减少75%~90%的排放,在燃气涡轮发动机中直接燃烧氢气可减少50%~75%的排放,而合成燃料可减少30%~60%的排放。

环球氢能公司表示,其已启动了一项将传统动力支线客机改为氢动力客机的计划。而改装后的氢动力支线客机将具备出色的盈利能力,并会创造一种新的商业模式,而商业模式的成功则会鼓励制造商研制以氢为能源的全新商业客机。

“氢能有望在多个行业获得普及的势头,可加速燃料电池和系统存储的进步,鼓励必要基础设施的发展。”阿维亚解决方案集团董事长Gediminas Ziemelis认为,“这些因素,结合氢能作为航空燃料,预计将推动未来几年全球氢能飞机市场的增长,到2030年全球市场达276.8亿美元,到2040年达1740.2亿美元。”

生产存储仍是难题

尽管氢能源在环境友好方面具有很大的优势,但将其引入航空领域还面临很多挑战。波音公司此前就公开表示,由于技术监管方面的障碍和技术的不确定性,氢动力客机的开发前景和应用可行性目前尚不明朗,而主要的难题是氢燃料的生产和存储问题。

此外,即便是已经公布氢能源客机项目的空客公司也曾表示,除飞行器方案设计及关键技术之外,氢能源飞机也对基础设施提出了全新的要求,特别是氢能源的生产、存储、运输和加装,都需要专门的基础设施配合。

有燃料电池企业人士告诉《每日经济新闻(博客,微博)》记者,制氢、储氢、运氢,以及氢燃料的成本、寿命始终是横亘在氢燃料产业化路上的大山。

公开资料显示,利用可再生能源发电制氢是氢能制备的重要途径,制氢成本约为1.1~2.2元/m3,对比煤制氢0.69~1.18元/m3和天然气制氢0.8~1.7元/m3,优势并不明显。从目前来看,液氢的成本超过传统航空煤油的4倍。

此外,配套设施的匹配问题也同样不可小觑。分析称,在航空运输业中使用氢能源,最大的困难就在于基础设施。氢能源与传统航空煤油有着很大的不同,如果像传统航空煤油那样,使用船舶、卡车、管道等设施运输、储存氢能源,将需要耗费巨资对产业链上的基础设施进行改造或新建。

(责任编辑:王治强 HF013)
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