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沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

时间:  2019-12-23 16:14   来源:  氢智会    作者:  Summer

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以“未来汽车动力与能源之辩”为主题的2019上海电化学能源器件工程技术创新论坛于2019年12月15日在上海举办。论坛围绕当前新能源汽车产业发展中的热点话题,从先进动力电池、燃料电池、氢能制备与储运、到甲醇燃料及氢电混合动力系统各抒己见,为我国新能源汽车的发展献计献策,共同推动我国新能源汽车技术进步。

会上,上海博氢新能源科技有限公司创始人沈建跃博士发表了主题演讲,以下为演讲实录:

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

很高兴今天有这么一个机会汇报一下我们做的工作,今天从不同的角度来讲一下中国做新能源方面大家可能会比较感兴趣的话题,甲醇燃料发展趋势。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

这两张照片大家看到的是上面2018年李总理去看Mirai把中国的氢能源电池推到风口,下面是胡锦涛去看Balard的照片。我想说,中国领导人对这个电池关注很久,还有这个产业是发展很缓慢的产业,这么久大家还在谈产业化的事情。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

中国的发展大家都知道,为什么我们国家会这么注重新能源,主要是解决两个问题,一个是能源安全,还有环境问题,要同时解决两个问题,而不是一个问题。

能源安全,石油依赖度在上升,50、60是一个警戒线,现在已经到了70多,随着乘用车越来越多,这个数字还在上升。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

能源轨迹大家都知道,一个是从多碳到低碳,从低效到高效,现在大家为什么对氢燃料电池那么感兴趣,因为它效率高,属于零碳,但是如何走这条路?现在确实是有争议的。

日本为什么坚持了氢燃料电池?在温哥华的人都知道,我在25年前创建博氢做这个事情的时候,每个月接待日本的朋友。丰田、本田他们坚持20多年,现在他们已经超过了美国、加拿大,他们国家是一个没有能源的国家,可以走完全全新的能源道路,不需要进口的路线。

中国现在新能源也很火,但是中国怎么走?杨院士已经讲了,氢实际上是一个很困难的能源,有很多的问题。这是一个运氢的车,如果按照目前中国的200公斤或者300公斤运到加氢站,做多就40-50辆车,如果真的要普及的话,马路上都是这样的车的话是不现实的。建新的管道也是不一样,因为中国这么庞大一个国家。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

刚才讲到氢的安全问题,加氢站成本,还有加氢技术全部都在外国控制,这些都是问题,并不是说不能发展是一个很缓慢的过程,才会发展起来。

那么为什么提倡甲醇?特别是在中国,因为有特殊现状,常温下是液体,运输很方便,还有一个现实状况,在18年前为了把我们的能源安全解决,国家把煤制甲醇这套路线打通了。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

经过十几年的努力以后,中国甲醇产能达到8600万吨/年,产能占全球的60%。通过十几年的试点,2017年以后刘延东把四城一市的甲醇示范给做完了,今年3月份发布了8部委文件(61文件),推广甲醇作为燃料。现在陕西、山西等都已经在普遍推,像李书福为主的吉利汽车,今年有几万辆烧甲醇的燃料车在那边推广。那么法规,加氢站在那些地方都在蓬勃发展,在建。

甲醇作为燃料,美国能源部的数据告诉大家,这是最安全的燃料。还有一个趋势,全球的三大船只社,都希望把大的轮船变成甲醇为原料,为什么?因为真正世界上排放最大的是航运,航运万吨轮是一个很大的污染源,用甲醇以后希望可以改进污染源。

推广一个能源的时候,不希望有很致命的缺点来制约发展,现在汽柴油发展的很好,但是有个致命弱点——污染,当然也在改进。我们寻找一个最没有弱点,或者是相对来说致命弱点比较少的方法来做这个事情。

那么现在甲醇燃料在国内,很多人可能不了解,实际上它已经是一个很普及的燃料。燃烧作为餐饮、取暖,在陕西、山西等都有补贴,大家知道煤改气,没有改成,但是煤改醇很快。内燃机现在国内经过十几年的努力以后,现在把一些问题解决了以后,现在已经在西部省市那些地方都在推广,这是一个趋势。

我们做的甲醇重整,应该是做环保、效率方面更有利于内燃机的发展。

实际上最早世界上做燃料电池的时候,是奔驰做的甲醇重整燃料电池的技术,这些照片都是公开的照片,90年代他们就在全球做了这些东西。但是,当时因为锂电问题、成本问题等三大问题制约了这个没有继续发展下去。据我们了解,他们现在把这项技术拿起来,重新朝这个方向在走。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

简单介绍一下我们公司,我们公司是在1998年在温哥华成立的公司,我们做了全球的燃料电池自行车,现在把这个技术授权给台湾的企业进行商业化。我们做了全球第一家无人机技术,我们一路走来,再找发电成本符合老百姓应用的能让市场接受的技术、产品。

因为大家都知道,燃料电池面临两个问题,一个是推广成本太高,同时用氢的成本是汽油的好几倍,这是两大问题制约了燃料电池的发展。到了2016年的时候,做了甲醇氢燃料电池物流车,发一度电不到1块钱的成本。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

我们现在用的是高温,这个高温相比现在的低温,在160度左右的环境下。

这里为什么采用高温?绕开两个低温燃料电池的问题,一氧化碳的净化问题,还有变压吸附(PSA),它的体积比较大,移动比较困难,还有钯模管的寿命比较短,所以做了高温,高温的整个配套是世界上慢慢流行起来了,很多的企业在做高温膜,很多的企业在做配套。

这个是对比图,如果说用了成本装置,整个系统里面,像氢气循环泵、空气泵,这些都不要了,这样系统简单的多,因为那几个东西技术现在国内还没有完全自给,基本上靠进口来的。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

这个是我们做的现有的两个商业化的产品,一个是300w的手提发电机,一个是5kw的发电模块。

这个是经过这么多年的努力,关键核心技术上,都在自己研发。

效率问题,排放也是在很多的场合都讲过,这里要讲的一个数据,这个数据是全球甲醇协会做的数据,作为车载储氢的话,碳排放的分析。对于甲醇来说,大家肯定有一个争议的点,甲醇在车上作为燃料,碳的排放也会不少。现在在做的液态阳光项目,李灿院士在贵州建了第一套二氧化碳回收,“太阳能+水”制甲醇这么一个装置,这个装置上个礼拜跟他见面的时候,他说在2月份可以投产,说希望我们能够把我们的车到那里进行一些示范。

这条路线打通的话,是一个一样的概念,可再生能源平台问题,用氢还是用甲醇作为能源平台,都是一个综合的考虑。

这是我们做的一个车的设计对比,东风做了四款不同的能源平台,一个是柴汽油版、纯电动,还有高压储氢燃料电池、甲醇氢燃料电池版,这些车都有商业化的。这些是我们的数据,很明显的优势,百公里的成本,这个成本是按照2000块钱的甲醇价格,现在这个甲醇在陕西西安在1500到1700左右。

我们做的是一个锂电的项目,通过我们的燃料电池不停的给锂电补充,边开边补这么一个方法。

发电时候的余热,也是一个很好的利用,因为预热是130到140度。这两款车都在跑,一个是高压氢,还有甲醇燃料电池的。

沈建跃博士:甲醇重整制氢燃料电池的发展现状和趋势

讲到这里,因为今天讲的是交通领域的应用,实际上甲醇在移动发电方面有优势,我们跟东风合作做的这款物流车,当时为了这个车,工信部和东风一起做了公告标准做了起草。做完了这个标准以后,经过中技所的检测,拿到全国车载制氢燃料电池系列的公告目录。到今天为止,这个目录还是唯一的,其没有其他的公司能够拿到,但是我知道,最近的爱驰汽车要产业化。

这个是下线时候的剪彩。

这个是与新能源汽车联合开发的。

也在做更新一代微反的研发,为了增加它的寿命。

这个是和另外一家大的发电公司在合作做一个发电的市场。

这块是移动发动车、工程车,备用电源集在一起,现在这个车已经开始在试用。

这款是军用方面的应用,去年军博会上,在北京展示了这款车,在跟火箭军推广。

这款是手体的燃料电池,后备厢放一个,然后放甲醇,外出可以不用担心任何断电的行为。现在这个产品在计划,他们在帮我们在军队里的边防哨所等都在推这个事情。

我们的市场,将来逐渐逐渐与汽柴油方面来推广。

这个是生产基地,在宁波,年底开始进入,准备在明年6月份进行批产。
 

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