燃料电池巴士和卡车仍在发展中,且仍需更多绿色氢气

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鉴于电动汽车电池技术正在不断进步,令人惊讶的是仍有部分零排放领域的利益相关者坚持支持通过氢燃料电池实现车辆电气化。不过,只要他们继续持这种态度,就会为绿色氢能取代化石燃料成为全球氢能供应链的主流提供又一个理由。
绿色氢能的生物质路线
关于绿色氢能的共识逐渐形成:那些具体的应用场景——包括乘用车和家庭供暖系统——其实是在浪费资源。然而,在现代工业化经济体中,氢能的作用远不止于交通和建筑领域。炼油、钢铁制造、化肥生产以及化工制品制造都属于大规模应用场景,这类场合完全能够且应当用更可持续的氢源替代传统氢能,而传统氢能主要来自天然气,其次才是煤炭。
所谓绿色氢能的开发目前主要依赖私营和公共部门的资金支持,其实现方式是利用可再生能源将水分解为氢气。尽管高昂的成本阻碍了水电解技术的发展,但随着该领域创新者不断努力降低电解槽的成本,情况正在逐步改善。
大规模应用可再生能源的新机遇也在推动水电解技术的发展。此外,一些初创企业将目光投向那些以燃料可获得性而非价格作为核心驱动因素的细分市场(更多绿色氢能背景信息请点击此处)。
其他生成绿色氢能的途径则受到的关注较少,比如生物质制氢和塑料废物制氢。不过这些领域的活动也在持续开展中。
例如在生物质领域,去年10月,耶鲁大学的一个研究团队阐述了将生物氢作为水电解的补充手段所带来的气候效益,并指出淡水短缺是限制仅依赖电解槽发展的因素之一。
海藻解决方案
在生物质制氢领域,创新者们已经研究了农业和林业废弃物、食物垃圾以及城市污水,动物粪便和其他动物副产品也发挥着作用。
目前尚未得到充分探索的一个领域是海藻能否成为经济可行的绿色氢气来源,因为研究人员一直面临着海生海藻含盐量过高的难题。
来自纽约哥伦比亚大学和韩国梨花女子大学的跨国团队决定着手解决这一问题。他们发表在《自然》杂志上的研究致力于通过碳中和流程将褐藻转化为有用物质,由于褐藻具有封存碳酸盐副产物的潜力,因此有可能实现碳负排放。
为海洋培育的生物质辩护时,该团队指出褐藻的碳封存速率远超其他陆地生物质,甚至是其七倍。此外,褐藻的生长速度极快,每年可收割多达六次且无需施肥,同时还能利用非陆地空间进行栽培,这些也都是其优势所在。
研究人员对海藻进行了定制的碱性热处理(ATT),并在文中极为详细地介绍了这一过程。“研究结果表明,生物质ATT产生的氢气量超过了气化反应与水煤气变换反应联合使用的产量,”该团队为普通读者总结了这一发现。
他们补充说:“考虑到生物质ATT技术仍处于发展初期,可能存在一定的学习曲线,这一结果仍极具前景。”
塑料废物解决方案
在有关绿色氢气的文献中,塑料废物也是偶尔被提及的一个方向,不过它更多是一种源自化石燃料的废物处理方法,而非可再生资源解决方案。
最近有一项研究来自韩国的多所大学团队,加州大学也参与了其中。他们的研究于7月6日发表在《美国国家科学院院刊》上,论证了ATT作为一种高效的塑料回收替代方案,能够产出高纯度的氢气。
该团队指出:“尽管人们对回收的重视程度日益提高,但目前只有9%的塑料废物被回收,79%堆积在填埋场,12%则被焚烧。”这算是对当前全球塑料回收行业现状(委婉地说)存在缺陷的一种解释。
“传统的废物管理方式不仅无法有效解决塑料垃圾危机,还会引发二次环境污染,包括微塑料、细颗粒物、SOx、NOx、二噁英和CO2的排放,”他们进一步补充道。
为燃料电池公交车提供更多绿色氢能
尽管生物质和塑料垃圾尚未进入大规模市场,但随着美国总统唐纳德·特朗普未能阻止——更不用说扭转——其发动的伊朗战争对全球燃料市场造成的破坏,水电解技术的优势日益凸显。西班牙的Ornuba项目便是例证之一,它展示了工业应用场景(此处为绿色氨)如何支持利用当地资源发展绿色氢能产业,从而免受特朗普式地缘政治的影响。
交通运输领域的应用案例也在推进中,不过相关各方比过去几年更为谨慎。如今的重点是那些在公共政策与现有电池动力替代方案存在的不足(无论是主观认为的还是实际存在的)共同作用下存在发展机遇的具体应用场景。
例如在西班牙,博世为其合作伙伴Irizar公司生产的公交车提供了燃料电池动力模块,用于在马德里的较长路线上进行测试。据博世称,这类公交车无需加油即可行驶1,000多公里,而加注燃料仅需10到15分钟。博世还在为重型旅游巴士和卡车推出性能更强的系统。
博世也在德国有所布局,该国的曼恩公司近期启动了采用燃料电池和电池的电动卡车道路测试,目标续航里程为450至500公里。曼恩属于对燃料电池技术持谨慎态度的企业之一。该公司认为电池电动汽车将在公路货运领域占据主导地位,同时氢燃料电池运输仍有一席之地。“在某些特定应用场景中——例如长途运输路线或充电基础设施不足的地区,氢能技术……可以发挥重要的补充作用,”曼恩指出。
巴拉德也是正在德国积极发展的另一家企业。去年3月,巴拉德称其技术已为该国约500辆在用的燃料电池公交车中的410辆提供动力。
与此同时,回到美国
在美国,一些燃料电池领域的利益相关者并未坐等事情进展。博世再次出手,通过其Bosch RexRoth子公司为加利福尼亚州即将建成的氢燃料站提供先进的泵送系统。该设施由圣马特奥县交通局SamTrans负责建设。据称这是同类设施中规模最大的,其服务能力可达175辆燃料电池公交车。“Bosch Rexroth的系统每小时可输送多达1,200公斤的氢气,足以支持更多公交车的使用,”博世补充道。
在橙县,清洁能源燃料公司从橙县交通局OCTA手中获得了2750万美元的合同,负责在其加登格罗夫巴士站建造一座氢燃料站。该公司表示:“目前OCTA已有10辆氢燃料电池巴士在运营,预计在该燃料站建成时还会新增40辆。”
尽管这些设施的建成能稍缓加利福尼亚州那些因可用氢燃料站短缺而困扰的燃料电池汽车运营商的困境,但这仍是另一个需要解决的问题。请关注美国公司Hyroad Energy,它刚刚在圣塔菲斯普林斯为商业卡车队开设了一座新的氢燃料加注站。
来源: CleanTechnica