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技术交流

燃料电池走向普及之美国

文字:[大][中][小] 发布时间:2014-9-17  浏览次数:1780
    美国能源部(DOE)2013年5月成立了推进氢基础设施设置的联盟“H2USA”。加盟者包括政府、汽车厂商和燃气公司。日本方面有日产汽车和丰田加盟。
  “燃料电池能削减在运输领域依赖海外的石油消费量,是提高美国国际竞争力的重要装置”(美国DOE能源效率与可再生能源部David Danielson)。
  H2USA在成员的协助下实施调查,主要目标是讨论在美国低成本设置氢基础设施的方法。将重点瞄准燃料电池车(FCV)的普及,讨论多种方法。例如,与天然气基础设施实现通用以削减成本,或通过从污水处理厂的生物燃气提取热、电和氢的热电冷三联产提供低价氢。
  H2USA由于有DOE的援助,还能利用国立研究所的研究成果,因此有望大幅降低氢基础设施的构筑成本。
  到2017年建设100座加氢站
  早在H2USA成立10多年前,加利福尼亚州就组建了旨在普及加氢站的团体“The California Fuel Cell Partnership(CaFCP)”。CaFCP为方便FCV驾驶,提出了普及FCV的条件,比如自己家和公司附近有加氢站,无论去哪都能在6分钟以内到达加氢站。
  CaFCP预测,2015年加利福尼亚州的FCV普及数量约为6000辆,2016年约为1.8万辆,而到2017年将一下子超过5万辆。因为2017年距离2015年的FCV元年已经过去3年,预计销售价格将一定程度降低。
  另外,为了让驾驶员不必担心燃料用光等问题,计划到2015年底建立68座加氢站(图1)。然后以每年新增约20座的速度推进建设,到2017年底,加利福尼亚州将设置100多座加氢站。
   图1:到2015年底设置68座加氢站
  加利福尼亚州计划在2015年底之前设置68座加氢站,到2017年增加到100座以上。
  即便如此,加利福尼亚州目前有9000多座加油站,因此要形成与汽油车相当的加氢环境似乎还需要一段时间。
  巴士采用燃料电池车
  目前,旧金山近郊已经开始运行燃料电池巴士(图2)。虽然与多达500辆的柴油巴士相比,燃料电池巴士只有12辆,不过计划2016年增加到40辆。之后继续一点点提高燃料电池巴士的比例。
  图2:正在运行中的燃料电池巴士
  旧金山近郊有12辆燃料电池巴士在运行。
    燃料电池巴士每次加氢需要约10分钟。加一次的续航距离为320~390km。每天的行驶距离方面,短的路线为160km,长路线也只有为320km,因此一天加一次就足够用了。
  燃料电池巴士在位于爱莫利维尔的美国最大规模加氢站加氢。爱莫利维尔加氢站有两种氢源。一种是液体氢,每隔7到10天会运进9000加仑(约3.4万L)的液体氢。巴士就加这种液体氢。
  另一种是电解水生成的氢(图3)。水电解利用其他场所的光伏发电系统的电力。也就是说,可以提供完全零碳的氢。
  图3:通过光伏发电生成氢
  利用光伏发电系统的电力,通过电解水生成氢。
  爱莫利维尔加氢站在门的外侧设置了面向普通FCV的加氢站,采用自助服务的形式,24小时运转。此处只使用通过电解水获得的氢。
  FCV的普及数量还比较少,利用该加氢站的FCV只有丰田、本田和韩国现代汽车等出租的约20辆车。租费中包含燃料费,因此只要有会员卡,随时都可加满。普通FCV的加氢时间为2~3分钟,毫不逊色于续航距离为480~640km的汽油车。纯电动汽车(EV)难以普及的原因就是因为续航距离短,而FCV不存在这个问题。只要汽车降价,而且配置足够的加氢站,应该就能凭借环保的优点取代汽油车。
    以加利福尼亚州为试金石,随着H2USA的成立,美国整体朝着建立加氢站的方向展开了行动,不过,美国是否真的把重心放到了氢上,氢利用能否成为解决成本等课题的方案,不透明之处还有很多。最先建设氢基础设施的加利福尼亚州无疑将成为美国普及FCV的试金石。