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          氫能的春天來了?

          2022-11-08 13:56
          幫寧工作室
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          編譯 | 楊玉科

          編輯 | 李國政

          出品 | 幫寧工作室(gbngzs)

          它時而被贊譽為“魔力”解決方案,時而被嘲笑為無法企及的“烏托邦”,時而又被擁抱為“地球保護計劃”。

          它就是氫能。因排放物只有水,幾十年來,氫能一直被標榜為近乎奇跡的燃料?苹眯≌f之父儒勒·凡爾納(Jules Verne)在他1874年的小說《神秘島》中描述道,有朝一日“水將被用作燃料”,氫和氧將“提供取之不竭的熱和光來源”。

          近150年后的今天,氫能的應用不再局限于科幻小說中。不過,盡管氫能的生產過程涉及的化學反應很簡單,但它能否成為改變社會的能源仍是未知數。

          作為一種豐富且無污染的能源,氫能被許多人認為在交通及其他領域擁有誘人的潛力。經過幾十年的試點項目和零星部署,氫能似乎接近經濟可行性和廣泛使用的邊緣。

          如今,由于氣候變化和地緣政治不穩定,氫能的高光時刻似乎終于到來。面對氣候變化這一全球性挑戰,以及人們對能源獨立日益強烈渴望的雙重刺激下,各國政府和跨國公司開始投入數十億美元,希望開創一個氫能源時代。

          ▍能源危機推動氫能研究

          博世燃料電池工程經理馬特·所林頓(Matt Thorington)表示:“終于要發生了!钡2030年,博世將在氫能生產技術上投資至多5.91億美元。

          根據美國環保署的數據,交通運輸業占美國溫室氣體排放的27%,比其他任何行業都多。美國對抗交通運輸領域碳排放的主要努力,集中在純電動汽車和政府支持的電動汽車生態系統上。

          但這也許還不夠。

          安永會計師事務所(Ernst & Young)全球移動出行分析師克里斯汀·林蘭(Kristin Ringland)認為,在有些領域,電池可能不是最好的選擇。

          盡管目前還沒有達成共識,但越來越多的行業分析師和科學家認為,要在2050年實現零排放的目標,交通運輸業將需要純電動汽車和氫動力汽車。

          作為洛斯阿拉莫斯國家實驗室的項目經理,羅德·伯魯普(Rod Borup)表示:“我們認為,沒必要非此即彼,我們希望它‘共存’!

          許多汽車行業氫能和燃料電池的努力都始于洛斯阿拉莫斯,這個實驗室因氫彈的開發而聲名鵲起,博魯普現在負責該實驗室運行時間最長的非武器項目。

          1973、1974年,石油輸出國組織禁止向部分國家出口石油并削減石油產量,美國遭受經濟沖擊,汽油極度匱乏,對氫能的努力自此開始。

          1977年,聯邦法律設立美國能源部,部分原因就是為了應對那次能源危機。各種不同的研究項目進入了國家實驗室的權限范圍,在洛斯阿拉莫斯實驗室,當年從亞利桑那大學畢業3年的年輕科學家拜倫·麥考密克(Byron McCormick)建立了氫能和燃料電池技術實驗室。

          這是一個偶然天成的時機。美國能源部對太陽能、風能、先進電池和燃料電池進行了研究。雖然花了幾十年的精力,但換來了這些技術的成熟,F年76歲的麥考密克說:“所有這些都是從上世紀70年代就開始啟動了。如果不是石油禁運,這些研究可能不會開展!

          麥考密克后來成為通用汽車的高管,在那里建立了通用汽車的全球替代驅動中心(Global Alternative Propulsion Center),專注于氫能和燃料電池技術,直到2009年退休。

          他的工作開始生根發芽。2021年6月,通用汽車啟動了一項350億美元的投資,反映了雙重碳減排戰略。該公司正在推出一個完整的純電動乘用車和商用車系列。同時這筆資金還支持通用Hydrotec系統用于卡車、火車和飛機的燃料電池的開發。

          ▍從卡車開始

          行業專家認為,鐵路和航運是氫燃料電池的最佳選擇,但在地面交通中,氫能適合哪個領域還不太確定。

          預計長途卡車運輸具有潛力。根據美國環保署的數據,中型和重型卡車消耗了美國26%的運輸燃料。在燃料電池領域,氫能提供的能量密度具有優勢。氫能的燃料補充時間短,而且相對于電動汽車,其自體重量要小。

          重型電池會消耗有效載荷,這對長途卡車運輸來說是一個問題,因為這會降低利潤。北美貨運效率委員會執行董事邁克爾·羅斯(Michael Roeth)表示,由于重量差異,在350英里的里程中,一輛燃料電池卡車可以裝載約3.8萬磅貨物,而一輛純電動卡車只能裝載3.3萬磅貨物。

          盡管燃料電池卡車比傳統的內燃機卡車重,聯邦政府對零排放卡車的載重限額為2000磅,這使得燃料電池卡車的載重能力與柴油卡車相當。

          就總成本而言,燃料電池供應商Ballard估計,在區域運輸場景下,電池電動卡車的總成本將為434381美元,一輛類似的燃料電池卡車售價為414367美元,柴油卡車的價格與后者相當。

          2021年9月,美國國家可再生能源實驗室的一項分析給出了喜憂參半的結果,它支持了“兩種技術都有發展空間”的觀點。研究表明,在特定的商業場景和路線距離下,兩種動力系統都可能具有成本優勢。

          燃料價格是一個很大的變數?偟膩碚f,該實驗室的研究人員表示,在較短里程情況下,電動動力系統可能是最好的。報告稱,到2025年,這兩種技術最就可以在成本上與柴油卡車競爭。

          現代汽車集團支持的新墨西哥州氫燃料初創公司Pajarito Powder,其聯合創始人湯姆·斯蒂芬森(Tom Stephenson)表示:“經驗之談是,現在的柴油領域,將來會看到氫燃料電池;現在的汽油領域,將來會看到電動電池!

          并非所有人都信服。當約翰·亨利·哈里斯(John Henry Harris)在2021年7月聯合創立中型卡車初創公司Harbinger時,他選擇從零開始生產一輛專用汽車。但他很快就對氫能這個潛在的選擇失去了興趣。

          “當實際觀察這兩種解決方案的成熟度時,我們看到了一個數量級的差異,”哈里斯說,“在過去的兩年里,我們可以很輕松地建造一個電動平臺。但如果換作氫燃料汽車,我們要做到這個水平,差得還很遠!

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