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企業新聞
不清楚氫能源汽車?看這就夠了!
發布時間:2019-06-19        瀏覽次數:194        返回列表
中國新能源汽車產業始于21世紀初,2001年,新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題,并規劃了以汽油車為起點,向氫動力車目標挺進的戰略。2008年成為我國“新能源汽車元年”,2010年起,在政府各項支持政策的幫扶和補貼下,新能源汽車試點城市大增,新能源汽車廠家如雨后春筍。截止到2019年3月國家平臺累計注冊新能源整車企業達到了635家,通過“車輛符合性檢測” 的車型多達5827個。【1】新能源汽車歷經數十載,發展迅猛,帶動了許多上下游相關行業。

新能源汽車-金埃譜科技
何為新能源汽車?新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源(或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術,形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車(BEV,包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)、氫發動機汽車、其他新能源(如高效儲能器、二甲醚)汽車等各類別產品。【2】

充電新能源汽車
今天我們就聊一聊關于采用氫能作為能源的新能源汽車。氫能汽車分為兩種,一種是氫內燃機汽車(Hydrogen internal combustion engine vehicle, HICEV)是以內燃機燃燒氫氣(通常透過分解甲烷或電解水取得)產生動力推動汽車。其次是氫燃料電池車(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氫或含氫物質與空氣中的氧在燃料電池中反應產生電力推動電動機,由電動機推動車輛。


無論采用何種方式驅動汽車,首先必須保證車輛能夠儲存足夠的氫能,否則車輛的行駛里程無法保證,消費者自然不會買賬。在目前階段,通常有以下三種儲氫方式。(1)高壓儲氫法,也稱為氣態儲氫法,是將氫氣加壓儲存在儲氫容器內,形式上和天然氣車CNG氣瓶類似。優點是在三種儲氫方式中成本最低,儲氫密度較大,缺點是鋼瓶儲氫容積有限,安全性較低、易爆炸。

儲氫罐-金埃譜科技
2)液態儲氫法,是在20.28K(-252.77攝氏度)的超低溫下將氫氣液化,然后儲存在低溫容器內。優點是儲氫密度最大,缺點是成本高,附屬的液體儲存箱系統體積龐大,需要極好的絕熱裝置來隔熱。

儲氫裝置
3)固體儲氫法,是利用固體對氫氣的物理吸附或化學反應等作用,將氫儲存于固體材料中。固態儲存一般可以做到安全、高效、高密度,是氣態儲存和液態儲存之后,最有前途的研究發現。目前常見固體儲氫方式有合金儲氫、納米儲氫等。優點是安全穩定,缺點是成本過高。【3】

儲氫示意-金埃譜科技
我們側重說一下固體儲氫法,不僅因為其最有前途,而且也安全可靠,消費者不必有安全顧慮。固體一般采用儲氫合金(金屬氫化物)來儲存氫氣,這些會“吸收”氫氣的金屬,稱為儲氫合金。其儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度,是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍。儲氫合金都是固體,需要用氫時通過加熱或減壓使儲存于其中的氫釋放出來,因此是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。


研究發展中的儲氫合金(hydrogen storage metal),主要有稀土類化合物(LaNi5)、鈦系化合物(TiFe)、鎂系化合物(Mg2Ni)。研究證明,在一定的溫度和壓力條件下,一些金屬能夠大量“吸收”氫氣,反應生成金屬氫化物,同時放出熱量。其后,將這些金屬氫化物加熱,它們又會分解,將儲存在其中的氫釋放出來。采用儲氫合金,可以以很低的成本獲得純度高于99.9999%的超純氫。中國已研制成功了一種氫能汽車,它使用儲氫材料90千克,可行駛40千米,時速超過50千米。


LaNi(鑭鎳合金)為代表的稀土系儲氫合金, 被認為是所有儲氫合金中應用性能##的一類。1969 年,荷蘭Philips 實驗室##報道了LaNi合金具有很高的儲氫能力, 從此儲氫合金的研究與利用得到了較大的發展。金屬間化合物LaNi5 具有六方結構, 其中有許多間隙位置, 可以固溶大量的氫。金埃譜實驗室也經常收到客戶寄送來的合金材料,測試結果大多不錯,吸附量比較大。下圖是用高壓儲氫吸附儀H-Sorb 2600進行的一個LaNi5樣品測試實例。

儲氫吸附測試報告-金埃譜科技
我國是全球Cd/Ni電池的制造中心和最大出口國,近幾年Cd/Ni電池的產銷量每年大約13億支,消耗鎘1萬噸左右。鎘的毒性較大,被鎘污染的空氣和食物對人體危害嚴重,且在人體內代謝較慢。假如一支Cd/Ni電池中的Cd可以用容量為300mAh/g的儲氫合金來等量替代,那么需要大約1萬噸儲氫負極合金,年產值為大約15億元人民幣。國內HEV用儲氫合金粉的某些性能還有待改進,低自放電鎳氫電池用La-Mg-Ni系儲氫合金仍處于研發階段,還需投入更多科研力量來攻克難關。

 

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