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氢能应用便携、固定与交通
发布时间2020-08-30 10:26:05| 浏览次数:

是需要电能的设备,氢能燃料电池技术几乎都能为其提供清洁、高效、可靠的电能。它极具竞争力,能在便携、固定以及交通运输等许多领域替代目前使用的一系列能源。毋庸置疑,氢能燃料电池是有史以来用途最广的能源解决方案。
我们将氢能燃料电池的应用领域划分为三个方面:便携应用、固定应用及交通运输。
Portable便携应用

我们认为便携应用是指那些在制造、充电和生产过程中被设计成可移动的设备。典型的例子包括:

军事应用:便携士兵用电力、撬式燃料电池发动机。

辅助动力装置(APU):休闲和运输行业。

可移动产品:手电筒、植物修剪机。

小型的个人电器:音乐播放器、相机。

稍大型个人电器:手提电脑、打印机

育儿装备及玩具。

在便携式应用中使用燃料电池的主要优势为:在离网运行的基础上,持续供电时间成倍高于各类蓄电池,补充燃料之后能够做到立即供电,也不用像普通的蓄电池一样耗时充电。这两个特性使得在便携式应用中使用燃料电池方便可靠,且拥有较低的运行成本。
目前、应用氢燃料电池的这些应用已经在商业市场上进行销售。为了能够给这些种类众多的产品提供动力,便携式氢能燃料电池也拥有从5W到500kW不等的规格。一般来讲,比如教育用装备及玩具,我们将输出功率小于5W的叫做微型燃料电池。而手提电脑的功率在25W左右,要求更高功率密度的燃料电池支撑。
便携性燃料电池一般利用的是PEM或DMFC技术。而后者会少量的排放二氧化碳,无可利用气体的排出,其中前者直接利用氢气。
Stationary固定应用image.png

我们认为固体燃料电池应用是那些提供电和热,但是不需要移动的产品。
典型的例子包括:

用于主电源的兆瓦级产品。

用于备用电池的不间断电源产品(UPS)。

热电联产产品(CHP)。

在固定应用中使用燃料电池的主要优势为:

效率高:燃料电池发电效率可高达85%,CHP系统中效率甚至可达到95%;

燃料多样性:固定应用中的燃料电池能源供应十分便利,除了氢气之外,天然气、煤气、沼气也可作为常用的燃料。现行许多正在测试的住宅示范案例,均采用原地供应的天燃气或丙烷作为燃料。

成本降低:在大型的建筑系统中,使用氢燃料发电设备与传统的电力供应服务相比,可节省20~40%的设施运转费用。

热电联产机组体量在0.5 kWe到10 kWe 之间,使得整体的系统效率增加,利用其中的热,利用氢能燃料电池发电时电热分离的特性,例如制造热水,使用PEM或SOFC技术。目前、2016年,家庭用电热联产产品已在日本投入使用,在2010年,提供家庭发电与供暖的机组就已经达到了一万台,这个数字提升至15万台。根据2016年3月,将氢燃料电池热电联产产品Ene Farm推广至占日本总数10%的家庭,日本产经省下属的氢燃料电池战略协议会对日本未来30年氢能源发展战略的规划与部署文件来看,数量将达到530万台,日本计划于2030年。
UPS系统为电力中断下的应用提供了电力保障,这个领域的市场可以细化为以下几个部分:
电信基站的离线短期运行系统作为美国最大的长途电信运营商,AT&T使用氢能与燃料电池为其十多个数据中心中作主电源供电。而联邦政府能源部的800个基站的资助(3000美元/千瓦),AT&T在其几百个通信基站上使用了氢能与燃料电池的备电系统,激发了大于5000个使用氢能与燃料电池作为备电系统的安装,作为其中的一部分。这些氢能与燃料电池的备电系统经历了多于1000次的断电考验。氢能燃料电池的备电系统在保证部分通信畅通中起到了关键作用,尤其是在桑迪飓风灾害时。
关键通信基站的离线长期运行系统陆地集群无线电(TETRA)网络是欧洲电信标准研究所制定的泛欧数字陆地集群移动通信标准。TETRA具有很高的频谱效率、可靠的话音和数据传输、多样的操作特性,TETRA还包括无线信道上的优化分组数据传输,除了用于话音和数据传输的标准外,它还提供了不必依赖网络基础设施而允许用户直接通信的能力,另外。
作为一种关键的通信基站,氢燃料电池能够保证TETRA的长期、稳定离线运行,使通信在极端情况下不至瘫痪。
数据中心的在线机架式运行系统数据中心的离线长期机架式运行系统如今互联网正在以指数速度发展。支持互联网服务的数据中心数量与容量的增加需要消耗大量的电力,并产生大量碳排放。到2020年,数据中心产生的碳排放量将超过航空工业。
由于互联网行业的行业特性使然,不间断的电力供应对数据中心的运营至关重要。2007年、美国电力转换公司展示了10-30 kW的PEMFC机架式服务器、其中使用了Hydrogenics的备用电源系统,为燃料电池在数据中心设备中的直接应用提供了创新范例。
作为数据中心的可靠能源方式,燃料电池可以在更大范围内满足能量需求。数字化行业已经越来越广泛地使用大型固定式燃料电池,如美国的互联网和软件巨头Google,Adobe和eBay均在其总部和办事处安装了Bloom Energy Servers老哥俱乐部网址 。
Transport交通运输image.png

无论直接或间接、只要是利用氢燃料电池驱动车辆的,我们都认为是燃料电池在交通运输领域中的应用。
这项技术的运用体现在以下的应用:

叉车及其他货物装卸车辆:机场行李车。

二轮车或三轮车:摩托车。

轻型车(LDVS):汽车和货车。

公交车和卡车。

火车和电车。

渡轮和小船。

轻型载人飞机。

无人驾驶飞行器(UAV)和无人操控潜水器(UUVs)。

 

氢能电动车的优势:

续航里程长:传统化学电池车续航力只有100~300km,而氢能电动车加氢三分钟续航能力就可超过500km,丰田MIRAI的续航力更是可以达到650km。

环境亲和力强:零污染、零排放、不同于传统内燃机车辆,氢能电动车在行驶中的排放仅有水,不对环境造成任何污染。

 

燃料电池的首次应用于美国国家航空航天局1960年代的太空任务当中,为探测器、人造卫星和太空舱提供电力。从此以后,燃料电池就开始被用于交通工具的动力系统。
不同交通运输工具中的氢燃料电池使得出货产品呈现出“利基(Niche)”特质。其中以PEMFC技术作为主导的物料搬运车占据了“利基模式”交通运输出货量的90%以上,运用氢能的交通运输产品由这种不同层面的子应用组成的。
如今,备受瞩目的氢能电动车目前成为大多数主要汽车制造商瞄准的目标,自从丰田汽车率先在全球实现产业化的首款氢能电动车MIRAI“未来”上市以来,全球范围内掀起一轮关于氢燃料电池车的热潮。
燃料电池汽车行业呈现一年比一年高的增长,更多的车型正在亮相。欧洲、日本、加拿大和美国已经进行了细致的部署,但车辆及基础设施的成本相较而言仍是一个广泛的障碍。
目前、福特和通用汽车,其中包括丰田,现代,几家制造商现在提供氢燃料电池车,本田。根据Information Trends发布的一份报告、燃料电池汽车销售额将为汽车行业带来高达1.2万亿美元的累计收入,到2032年,全球将有超过2000万氢燃料电池汽车累积销售。


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