使用氢作为燃料来源增长近年来随着汽车制造商继续他们的努力转向更可持续的发展和减排电源。氢是一种有吸引力的选择作为其惟一排放是空气和水,使其成为真正的零排放燃料。
可以在内燃机中燃烧或氢用于燃料电池电动马达和其他组件。这就是第二个领域一直关注车辆的应用程序的开发工作;特别是重型车辆被视为一个应用程序可以受益于使用氢燃料电池,因为它们不需要作为一个大的空间要求电池。
根据斯蒂芬·奥尔森,产品规划总监Kenworth卡车有限公司,今天有三个零排放技术生成核,电池和氢燃料电池。他说核能尚未发达交通应用程序,和电池可以重,减少重责任车辆载荷能力。电池还需要大量的时间来充电。
氢燃料电池汽车,另一方面,可以为一天的区域操作携带足够的燃料,奥尔森说,可在30分钟内的加油。“氢是地球上最丰富的元素,可用几乎无处不在,”他补充道,有助于进一步增强其吸引力。
首席执行官阿曼达•莱恩ULEMCo有限公司补充说,氢可以从各种各样的来源,包括可再生能源如风能,生物能,并从工业应用作为副产品。她说这些方面使氢的重要能源存储和长期的可再生燃料的选择。
开发工作
几家公司已经宣布使用或发展氢燃料电池在最近几个月。今年9月,尼古拉Motor co .)宣布了其全电动类电动动力传动系统8卡车在美国和加拿大市场由一个定制的hydrogen-electric 800 v氢燃料电池。尼古拉的首席执行官崔佛弥尔顿说,在一份新闻稿中宣布使用燃料电池的氢将通过生产零排放太阳能发电厂的建造的公司。
今年5月,Kenworth宣布几个项目致力于开发低排放和零排放卡车。其中之一是氢燃料电池版T680一天出租车。工作程序,称为零排放货物运输示威,支持美国能源部门的资助(DOE)的能源效率和可再生能源办公室(EERE)与加州南部的南海岸空气质量管理的地区(SCAQMD)作为申请人。
的氢燃料电池版本Kenworth T680天出租车利用质子交换膜燃料电池来提供足够的力量在一个小包装的大小。
Kenworth卡车有限公司
将使用一个电动马达驱动后平衡悬架轴通过四速变速器。汽车将采用锂离子电池、燃料电池或两种技术,奥尔森说。燃料电池也将充电电池,消除需要插头之间的汽车旅行。
奥尔森说,质子交换膜(PEM)燃料cell-provided巴拉德动力系统被使用,因为它是最好的发展意味着在这个阶段使用氢燃料卡车。“这项技术可以提供足够的力量在足够小的包,使其可行的探索中使用卡车,”他说。
他补充说,PEM燃料电池更有效比燃烧氢生产电力,使用燃烧能源驱动发电机。
PEM燃料电池使用膜分离阳极和阴极,奥尔森说,氢被提供到阳极和阴极空气。使用特殊的催化剂在阳极处理使氢分子质子通过膜。一旦他们到达阴极侧,质子是由另一个催化剂处理空气中的氧分子形成水分子。”与此同时,电子剩下去除氢质子后通过电路外部的膜,提供燃料电池的电力输出,”他说。
卡车将在洛杉矶盆地在区域操作运行,有一个最低130英里取决于负载和工作周期。三十英里的纯电动,奥尔森说。
丰田汽车北美公司今年早些时候宣布的计划测试一个氢燃料电池驱动的卡车在洛杉矶港。被称为项目门户,丰田将进行可行性研究,以确定在重型使用燃料电池应用的潜力。
丰田汽车将利用公司的Mirai目前燃料电池堆栈用于其混合动力客车。知道需要减排技术扩展到所有车辆类型,丰田决定测试燃料电池的使用在一个类8卡车,因为它是最大的应用程序在美国申请该公司的燃料电池技术Tak Yokoo说,高级工程师,丰田北美研发。一旦理解这项技术是如何工作在重型应用程序中,这将是更容易的途径扩展到整个汽车运输行业。
丰田将使用两个Mirai燃料电池堆的原型车,连同一个电动马达,电池和其他必要的电力电子。在稳态运行时,燃料电池将提供所需的电力移动车辆。一旦需要额外动力,比如加速度或重型拖车,电池与燃料电池将用于串联。一旦达到一个稳定状态,燃料电池将给电池充电。
丰田发动机室的氢燃料电池原型车操作。
丰田汽车北美
Yokoo说的一件事使丰田原型车是采用电池的大小。纯电池电动类8卡车通常使用一个大电池约300千瓦时,他说,甚至一些燃料电池版本有一个100千瓦时。然而,丰田汽车将只需要一个12 kWh电池。这是由于燃料电池将大部分的时间用于驱动车辆。“任何一种汽车匀速开车时使用不超过200千瓦的电力,”他解释说。和权力需要可以满足两个燃料电池堆栈,每个开发118千瓦的电力(236千瓦)。
即使需要电池供电,通常是在较长时间内,通常小于1分钟,Yokoo说。因此,公司试图找到电池的最小大小将只提供必要的额外动力。
Kenworth和丰田卡车车载储氢坦克,以确保持续燃料电池的燃料供给。
虽然很多人专注于氢燃料电池开发、ULEMCo正在引擎方面,将他们使用氢。该公司有能力秘密引擎100%氢操作,但这通常是用火花点火引擎•莱恩说比柴油低效率的压缩引擎。除此之外,她说,当氢燃烧在发动机需要采取预防措施来管理氮氧化物(氮氧化物)。
由于这个原因,大部分的公司在发展中双燃料发动机的工作是操作的混合柴油和氢。•莱恩说ULEMCo可以转换任何常规双燃料柴油机;这样做的好处是引擎仍然能够操作柴油当没有可用氢。“通过使用混合燃料和一个高效的引擎,我们可以提供一个优化的解决方案,”她说。“此外,通过能力作为传统的柴油机运行时氢不可用时,车辆或越野设备仍然可以执行其任务。”
•莱恩说,该公司的核心技术是它的发动机控制单元(ECU)和氢供应系统包括储氢、压力调节器、管道和安全措施。系统是通过注入氢气发动机进气口和控制柴油和氢的比例优化引擎性能、排放和燃料使用。
更大的车辆的主要技术有更多的房间车载储氢的载体。去年该公司转换一个垃圾箱在苏格兰罗莉双燃料运行。最近宣布了一项与H2B2加速商业化合作西班牙和英国的氢燃料汽车。H2B2的工作在经济、绿色生产的氢而ULEMCo和它的客户提供一个途径,燃料使用,使两家公司适合的伙伴关系。
ULEMCo引擎在重型应用程序转换为双氢和柴油操作,使基于加油用的燃料的可用性。
ULEMCo
目前公司专注于氢转换为原始设备制造商考虑他们的策略,•莱恩说。“我们正在为我们的方法得到整个类型批准状态(目前这在技术层面上是不可能的法规),并继续探索长期选项。”
障碍有待克服
加油设施所带来的最大挑战之一是氢更常用的燃料来源。虽然可用性公共充电站正在增长,•莱恩指出从一个小基地的来源。缺乏规模的供应链基础设施设备的资本成本也使得设施与常规能源相比。“然而,有回基地舰队选项操作或越野的网站有足够的车辆或设备实现与柴油相比成本,”她说。
“氢燃料站重型卡车今天几乎不存在,”奥尔森说。“需要有一个相当大的投资在加油设施使用氢商用车可以普及。”
Kenworth看到三个主要障碍被克服氢燃料电池车为了变得更加常见。奥尔森说,第一是燃料电池的大小。他指出目前用于Kenworth原型车的填满整个机舱。然而,该公司的供应商正在改善功率密度在一个较小的包提供更多的权力。
燃料电池成本是另一个挑战;他们是昂贵的由于使用的贵金属催化剂在阳极和阴极。“改善这些催化剂的效率和系统的其余部分,随着产量的增加,预计会在成本随着时间的推移,”奥尔森说。
最后的障碍是车载储氢坦克时占用很多房地产在载重汽车底盘上。“氢是一个非常小的分子。尽管有三次1公斤的氢的能量比1公斤的柴油燃料,氢的微小分子要占用大量的空间,”奥尔森说。“即使压缩氢350酒吧或700酒吧(5000 psi或10000 psi),它仍然占用很多空间在卡车底盘,坦克被包装的时候,探究和安装在内阁卡车,氢燃料存储系统占用30到40倍的空间作为柴油罐含有相同数量的能量。我们正在调查方法更有效利用空间和氢坦克卡车。”
即使有这些挑战,许多人认为氢作为燃料的价值来源,因此将继续发展和加强必要的技术,使它成为一个可行的选择。
今年1月,13领先的能源、交通和工业企业形成氢气全球计划专注于提供一个统一的视觉和长期的野心氢能源转型不可分割的一部分。戴姆勒、壳牌和丰田是委员会的成员之一。在推出,成员证实了他们的野心,加快投资发展和商业化的氢和燃料电池行业。投资估算总额的€14亿/年。
有这么多的兴趣制造商,氢燃料供应商和其他组织,未来将继续出现在一个积极的方向发展。
