IT之家7月5日消息,据日经亚洲报道,氢燃料内燃机作为成本更低的燃料电池(885775)替代方案,正获得越来越多行业关注;各类移动载具的技术研发持续推进,也有望推动这款环保燃料实现大规模普及。
川崎重工正在研发一款名为O'Cuvoid的小型发电装置:设备内置氢燃料发动机,驱动发电机完成发电。
公司专务董事Yoshimoto Matsuda表示:“我们希望将这款产品打造为可像电池一样灵活使用的发电单元。”该设备占地面积约1平方米,单台输出功率仍在优化规划中,企业目标单台功率达到35千瓦。
川崎重工计划将这款发电机用于交通出行与户外作业场景。乘用车(884099)、列车车厢等大型载具可通过多机组并联搭载该设备供电。
设备内部的氢发动机,依托集团成熟的摩托车技术开发;为实现氢气高效压缩与充分燃烧,研发团队为其搭载了运动摩托车同款机械增压器。
Yoshimoto Matsuda称:“我们的目标是,十年内把这款小型发电设备业务打造成千亿日元规模(1000亿日元约合42.11亿元人民币)。”氢气相比汽油更轻、燃点更低,燃烧控制需要精细调校,但依托现有成熟工艺开发设备,是该路线一大核心优势。
川崎重工还计划将O'Cuvoid的氢发动机搭载于Corleo四足仿生机器人。这款外形酷似骏马的载人机器人计划2035年落地,可搭载人员穿行田野与山地。
业界对低环境负荷的氢能寄予厚望。日本政府设定目标:2050年氢气供应量提升至2000万吨,约为当前产量的十倍。依托氢内燃机设备创造全新氢能需求,能够依靠规模化量产摊薄氢气整体使用成本。
燃料电池(885775)依靠氢气与氧气发生化学反应发电,是此前氢能利用的主流技术路线,工作原理和传统内燃机完全不同。丰田汽车(TM)2014年推出的Mirai轿车,是全球首款量产、面向市场销售的燃料电池(885775)乘用车(884099)。
如今,氢内燃机路线重新获得行业重视。美国市场研究机构Future Market Insights预测:2036年全球氢内燃机市场规模将突破200亿美元,规模将超过同年全球燃料电池(885775)市场。
内燃机核心原材料以铁、铝为主,相比需要铂等贵金属(881169)作为催化剂的燃料电池(885775),制造成本更低。Yoshimoto Matsuda介绍:“整套系统成本不足燃料电池(885775)的十分之一,维修保养也能沿用现有摩托车、汽车成熟维修工艺。”
燃料电池(885775)对氢气纯度要求达到99%以上,而氢内燃机可采用氢气混合天然气(885430)驱动,对氢气纯度要求更低;高纯度氢气的采购成本显著更高。
同时,内燃机输出响应速度优于依赖化学反应发电的燃料电池(885775),能更快实现大功率输出。但燃料电池(885775)在能量转化效率上更占优势,其转化效率约60%,远高于内燃机约40%的水平。另外,内燃机燃烧过程中会产生氮氧化物,燃料电池(885775)则具备更低的污染物排放、环境影响更小。
两种技术路线各有优劣。Yoshimoto Matsuda表示,多数业内人士认为不应偏重单一技术,“二者应作为氢能产业的双轮同步发展”。
氢内燃机正逐步应用于大功率、大型装备领域。今年6月,丰田搭载氢内燃机的GR卡罗拉赛车亮相日本超级耐久系列赛,实测证明氢动力赛车性能几乎可以对标传统燃油赛车。
丰田自2023年启动液氢技术试验,今年更是在储氢罐内部搭载超导电机。以车手身份参赛的丰田会长丰田章男表示:“氢能赛车终于能驰骋赛道,我们奔赴未来的探索之路仍在继续。”
三菱扶桑卡客车公司正在为重卡开发氢内燃机,设备80%零部件沿用现有柴油卡车配件,以此控制研发与制造成本。印度将氢能发展定为国家战略,塔塔汽车也同步布局氢动力重型卡车研发。
氢能普及最大阻碍是完整产业生态的搭建。日本加氢站数量从2022财年的179座降至目前约150座;特朗普再度就任美国总统后,全球能源(850101)市场出现回暖液化天然气(885430)等化石能源(850101)的趋势。
另一方面,电动车电池性能持续迭代升级,作为直接竞争技术,也给氢能推广带来不小阻力。
当前工业制氢大多依托化石能源(850101),市场氢气价格约每标准立方米100日元(IT之家注:现汇率约合4.2元人民币),远高于日本政府2050年降至20日元/立方米的目标。依靠可再生能源(850101)电解水制取的“绿氢”环境负荷最低,但生产成本也最为高昂。
