日前，愛(ài)馳汽車(chē)與山西高平市人民政府舉行了項(xiàng)目合作落地簽約儀式。此次戰(zhàn)略簽約，圍繞由愛(ài)馳恭博與丹麥藍(lán)界科技(Blue World Technologies)合作研發(fā)的甲醇?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)展開(kāi)。據(jù)悉，未來(lái)愛(ài)馳汽車(chē)將在山西高平落地建設(shè)甲醇制氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)制造基地。
在絕大多數(shù)造車(chē)新勢(shì)力主攻純電動(dòng)汽車(chē)的情況下，愛(ài)馳汽車(chē)推出甲醇?xì)?a href="http://www.dasjx.com" target="_blank">燃料電池汽車(chē)可謂勇氣可嘉。事實(shí)上，看好甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)的并不止愛(ài)馳一家，在不久前舉辦的第三屆國(guó)際氫能與燃料電池汽車(chē)大會(huì)上，威馬汽車(chē)也曾展出了甲醇燃料電池概念車(chē)。
對(duì)于為何不直接選擇氫燃料電池汽車(chē)而另選他途，愛(ài)馳汽車(chē)聯(lián)合創(chuàng)始人兼總裁付強(qiáng)的回答是：“在全國(guó)范圍內(nèi)形成一個(gè)供氫的網(wǎng)絡(luò)并達(dá)到現(xiàn)在石化燃料的水平，我認(rèn)為沒(méi)有二三十年根本做不到。如果我們認(rèn)為氫是未來(lái)的話(huà)，那怎么能夠解決氫能源的問(wèn)題，甲醇重整制氫是我們當(dāng)時(shí)思考的路徑。”在他看來(lái)，甲醇?xì)淙剂霞夹g(shù)路線(xiàn)更易解決當(dāng)前氫能源問(wèn)題，也更易商業(yè)化。
蟄伏的甲醇?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)
嘗試甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)，愛(ài)馳和威馬是造車(chē)新勢(shì)力中的先行者，但早在它們之前，已經(jīng)有不少企業(yè)進(jìn)行過(guò)嘗試。
上世紀(jì)七十年代，石油危機(jī)觸發(fā)了替代燃料的研發(fā)高潮，甲醇燃料即是其中之一。德國(guó)奔馳公司率先開(kāi)發(fā)出一款甲醇內(nèi)燃機(jī)轎車(chē)。1997年，奔馳公司又推出了第一輛以甲醇作為燃料的汽車(chē)，38升甲醇可以行駛300多公里。2000年，奔馳公司又研發(fā)了更先進(jìn)的甲醇燃料電池汽車(chē)Necar 5，功率達(dá)到75kW，續(xù)駛里程超過(guò)400公里。
此前的1996～2004年間，本田汽車(chē)也曾針對(duì)甲醇重整制氫進(jìn)行了大量的研究，并推出了相應(yīng)的車(chē)型，但最終卻放棄了這條道路，與豐田、現(xiàn)代汽車(chē)一樣，本田現(xiàn)在主打質(zhì)子交換膜的燃料電池汽車(chē)。此后，甲醇重整制氫的研發(fā)進(jìn)入低谷，也鮮有汽車(chē)企業(yè)推出新產(chǎn)品，只是在一些特定領(lǐng)域，人們用甲醇重整制氫作為備用電源。
2015年，豐田Mirai問(wèn)世，燃料電池汽車(chē)的發(fā)展迎來(lái)新高潮，但氫氣的制備和儲(chǔ)存依然是繞不過(guò)去的坎，這讓甲醇重整制氫再次進(jìn)入人們的視野。科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)在研發(fā)過(guò)程中總結(jié)出幾種不同的方法，分別進(jìn)行了嘗試。
第一種是甲醇重整+高溫燃料電池。2016年，蘇州氫潔電源科技有限公司與東風(fēng)特汽聯(lián)合開(kāi)發(fā)了甲醇重整制氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的T7型電動(dòng)物流車(chē)，愛(ài)馳汽車(chē)的甲醇?xì)淙剂想姵匾彩腔诖思夹g(shù)路線(xiàn);第二種是甲醇重整制氫+氫氣提純+低溫燃料電池;第三種是甲醇重整+除CO裝置+低溫燃料電池;第四種是直接甲醇燃料電池，威馬公司展出的燃料電池汽車(chē)就是這種技術(shù)體系下的產(chǎn)品。
國(guó)家燃料電池汽車(chē)及動(dòng)力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心副主任、同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院副教授馬天才告訴記者，從能源的角度考慮，我國(guó)需要發(fā)展甲醇重整制氫技術(shù)。
甲醇?xì)淙剂想姵赜歇?dú)特優(yōu)勢(shì)
燃料電池汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)有很大不同，氫氣的制備、儲(chǔ)存和使用環(huán)節(jié)都有難點(diǎn)。燃料電池汽車(chē)走向商業(yè)化，不僅要求技術(shù)可行，更要求低成本。
從制氫的角度來(lái)看，目前在大自然中，只有高空中存在少量的氫氣，在陸地上氫分子都是與其他元素結(jié)合在一起的。目前，燃料電池汽車(chē)需要使用的氫氣都必須制備，這就考慮到成本問(wèn)題。四川亞聯(lián)高科技股份有限公司董事長(zhǎng)王業(yè)勤告訴記者，甲醇制氫的成本大約為1.8～2元/立方米，在幾種制氫方式中成本不算高，但也不是最低，更低成本的則屬煤制氫。北京低碳清潔能源研究所氫能研發(fā)部經(jīng)理何廣利告訴記者，煤制氫的工藝成熟，成本也最低，大約為1.1元/立方米。制取一立方米氫氣大約耗電4.8～5度，即便用谷電制氫，最終成本也在3元/立方米左右。
不過(guò)，目前制氫已不再是大難題，儲(chǔ)存和運(yùn)輸才是“攔路虎”，也在一定程度上造成加氫站難以普及。氫氣需要高壓儲(chǔ)存，我國(guó)目前采用的是35Mpa壓力瓶?jī)?chǔ)存氫氣，在氣體形態(tài)上，則選擇液態(tài)氫。不過(guò)，把氣態(tài)氫冷卻到-253℃，需要耗費(fèi)大量的能源，總體上并不利于減少碳排放量。相對(duì)而言，甲醇在常溫下就是液體，有較高的安全性。正是基于這一特性，氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸這一最大難題便迎刃而解了，這也是愛(ài)馳汽車(chē)選擇甲醇重整制氫技術(shù)的一大原因。“甲醇?xì)淙剂想姵卦谥圃斐杀尽⑹褂贸杀尽⒈憷浴踩浴h(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性上都有優(yōu)勢(shì)，可謂‘一舉多得’。”付強(qiáng)說(shuō)。
商業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走
擁有諸多優(yōu)勢(shì)，是否意味著甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)更易商業(yè)化?不過(guò)，行業(yè)人士認(rèn)為商業(yè)化并沒(méi)那么簡(jiǎn)單，目前來(lái)看還有很長(zhǎng)的路要走。
作為甲醇燃料電池的先行企業(yè)，奔馳現(xiàn)已轉(zhuǎn)向純電動(dòng)汽車(chē)，本田汽車(chē)也曾研發(fā)過(guò)甲醇燃料電池汽車(chē)，現(xiàn)在主推的則是質(zhì)子交換膜燃料電池汽車(chē)Clarity。馬天才告訴記者：“從技術(shù)的角度看，甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)邁向商業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走。”
在馬天才看來(lái)，氫氣與氧氣需要通過(guò)催化劑在電堆中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，生成水并發(fā)出電，催化劑都是貴金屬并且很“驕氣”，輸入電堆中的氣體純度不高容易導(dǎo)致催化劑中毒。我國(guó)在上海世博會(huì)期間曾投入196輛燃料電池汽車(chē)，曾有過(guò)催化劑中毒導(dǎo)致車(chē)輛出現(xiàn)故障的情況。“甲醇重整之后的氣體雜質(zhì)對(duì)催化劑的影響較大。”馬天才說(shuō)。
為了避免催化劑中毒，國(guó)際上大多采用高溫甲醇燃料電池。不過(guò)，雖然這條技術(shù)路線(xiàn)解決了催化劑中毒問(wèn)題，但還有其他不少問(wèn)題需要解決。馬天才表示：“高溫甲醇燃料電池的技術(shù)還不成熟，在反應(yīng)過(guò)程中對(duì)水的管理要求比較高，采用這條路線(xiàn)的成本也比較高。另外，高溫甲醇燃料電池的電流密度也比較低。”
此外，電流密度較低這種特性決定了甲醇?xì)淙剂想姵卦诔擞密?chē)上尚有前景，但對(duì)商用車(chē)卻不太適用，而我國(guó)目前確定的主基調(diào)是發(fā)展燃料電池商用車(chē)。
馬天才認(rèn)為，甲醇重整制氫適用于穩(wěn)定工況狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，甲醇燃料電池可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定發(fā)電。但汽車(chē)行駛不可能保持一種工況不變，啟停工況經(jīng)常出現(xiàn)，這給甲醇燃料電池汽車(chē)帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)。“甲醇重整裝置的可靠性、啟停速度都是汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域的短板。”馬天才說(shuō)。
另外，甲醇來(lái)源也在一定程度上限制了甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)的大規(guī)模推廣使用。王業(yè)勤說(shuō)：“甲醇的最大用途是生產(chǎn)聚丙烯，用于制氫的甲醇數(shù)量占比很小。”
種種跡象表面，甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)目前還只是一種嘗試，離商業(yè)化還比較遠(yuǎn)。
