未來能源三分天下必有氫——氫燃料汽車推廣的挑戰(zhàn)（五）

燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle，F(xiàn)CV）不僅能夠在燃料上實現(xiàn)對燃油的完全替代，而且具有「零排放」、能量轉(zhuǎn)換效率高、燃料來源多樣并可靈活取自于可再生能源等優(yōu)勢，因而被認為是實現(xiàn)未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一，也是解決全球能源和環(huán)境問題的理想方案之一。

汽車成本、氫氣制備及儲運、加氫站建設(shè)，依然是擺在燃料電池汽車前的三座大山。

據(jù)國際氫能源委員會估計，到2030年，全球氫能產(chǎn)業(yè)投資總額將達到2800億美元。其中，大約60％的投資將用于提高氫氣的生產(chǎn)、儲存和分配效率，30％投入到系列開發(fā)、生產(chǎn)線和新的商業(yè)模式中。約200億美元將用于建造全球范圍內(nèi)的氫能源燃料電池充電設(shè)施，約15000個充電站。

推廣挑戰(zhàn)－制取技術(shù)

氫的獲?。喝绾潍@取廉價氫燃料是氫能源產(chǎn)業(yè)必須攻克的重點問題。工業(yè)領(lǐng)域的副產(chǎn)氫可以作為廉價氫來源的備選之一。

推廣挑戰(zhàn)－安全性顧慮

說起氫氣或者氫能源，許多人的第一反應(yīng)可能就是美國1937年悲劇的氫氣飛船辛登堡號，起飛后僅僅半分鐘就因為不明原因的火情，墜毀在新澤西州，事故造成36人死亡，而另一個所能想到的就是二戰(zhàn)時期美國在日本投下的兩枚重磅炸彈，“小男孩”和“胖子”。

推廣挑戰(zhàn)－安全性－知識普及與技術(shù)提升一樣重要

氫氣是最輕的氣體，在空氣中擴散速度快。據(jù)中國運載火箭技術(shù)研究院十五所研究員、航天新長征電動汽車技術(shù)有限公司首席專家靳殷實介紹，氫氣向上擴散速度幾乎可達到20m／s，是氮氣的2倍，天然氣的6倍。因此，除非受到屋頂、通風差的屋子或其他充有上升氣體的場所限制，氫氣的特性會防止它聚集在泄漏處周圍。 在開放空間，氫氣的擴散系數(shù)是汽油的12倍，從危險程度上看，汽油的爆炸能量是相同體積氫氣的22倍，在發(fā)生爆炸時，由于氫氣密度遠低于空氣，爆炸會發(fā)生在氣源上方，而汽油的爆炸則發(fā)生在燃料周圍，汽油的危險程度遠甚于氫氣。

安全性－儲氫設(shè)備

高壓儲氫瓶組是燃料電池供氫系統(tǒng)中的重要儲能部件，也是安全隱患的根源所在。目前，儲氫氣瓶主要分為四類，即I金屬氣瓶、II金屬內(nèi)膽幻想纏繞氣瓶、III金屬內(nèi)膽全纏繞氣瓶和IV非金屬內(nèi)膽全纏繞氣瓶。據(jù)了解，鑒于安全考慮，IV型氫氣瓶目前在國內(nèi)禁止使用，而I型、II型氣瓶比較笨重，不適合在車上使用，國內(nèi)在用的III型氫氣瓶最多。

業(yè)內(nèi)有企業(yè)針對當下氫氣瓶存在的不足，研發(fā)出鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞復合氣瓶，采用整體成型的金屬內(nèi)膽，在其外表面纏繞浸漬過定量樹脂的高性能纖維。這種氣瓶在爆破試驗、常溫疲勞試驗、墜落試驗等項目中表現(xiàn)不錯，將為氫燃料電池的安全再添保障。國外70MPa儲氫瓶技術(shù)比較成熟，在已經(jīng)或即將量產(chǎn)的車型上搭載的多是70MPa儲氫罐，比如豐田Mirai、本田Clarity等車型，續(xù)駛里程均在500km以上。國內(nèi)目前已經(jīng)開發(fā)出車載70MPa儲氫瓶樣機，據(jù)了解，上汽集團也基本掌握了70MPa高壓儲氫和加注系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

除了氫瓶的研發(fā)外，氫瓶的固定程度也對氫燃料電池的安全影響重大。業(yè)內(nèi)有企業(yè)在這方面比較用心，對儲氫系統(tǒng)固定支架做了輕量化與可靠性設(shè)計，通過用足夠強度的專用儲氫系統(tǒng)固定支架將氫瓶組、氫瓶閥及高壓管路集成在一起并用鋼帶支撐，確保高壓氫瓶不因碰撞發(fā)生太大位移，從而避免連接管路斷裂、變形，防止氫氣發(fā)生泄漏。