電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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6月27日，世界首臺常溫常壓液體有機儲氫燃料電池物流車——三環“氫卡”在漢問世。這一卡車由武漢企業——三環集團、武漢氫陽能源、武漢金凰實業聯合研制。
至此，國內氫能汽車范疇又闖入一條“鯰魚”，攪起一股“氫油”漩渦，與現有高壓、低溫儲氫技術一起，構成氫能產業化的多元技術路徑。
從外表來看，“氫卡”與一般卡車并無太大區別，內部卻別有洞天：與燃油車不一樣，“氫卡”沒有燃油發動機，動力來自于氫燃料電池；與一般氫能汽車也不一樣，氫卡沒有儲氫罐，氫則以“氫油”的形式，存儲在“油箱”內。
“200升的油箱，可以裝200公斤氫油，其中含12公斤氫，加注時間只需3分鐘，跑400公里沒有問題，可從十堰跑到武漢。而且由于沒有發動機，開起來十分靜謐。”工作人員解析。
目前，市面上氫能汽車普遍使用的是高壓儲氣罐，國內采用350個大氣壓，國外則采用700個大氣壓。而這一氫卡獨創“氫油”技術，可在常溫常壓下進行液態存儲和運輸。
“氫油”是一種特殊的有機溶劑，利用不飽和芳香烴化合物催化，讓氫氣變成“氫油”，攻克了氫在常溫常壓下液態存儲和運輸這一世界難題。“氫油”不可燃、不揮發，即使把燃燒的火柴扔進去，也不會燒著。在行駛過程中，“氫油”汽車只排放水，沒有污染。
最緊要的是，“氫油”可利用現有加油站等基礎設施進行“加油”，就跟加汽油、柴油一樣。和700個大氣壓下的“高壓氫”相比，“氫油”單位體積儲氫量每升還要多出30%，可實現規模化安全運輸，運輸成本僅是目前長管車成本的四分之一。
專家評價，氫油技術是一種更貼近實際的路徑，將加速“氫能時代”的到來。
當前，氫能汽車市場已進入群雄并起的“戰國時代”：宇通客車、福田、成都客車、江蘇奧新等企業，均已加工出氫能汽車。在鄭州、張家口、江蘇如皋、成都等地，已有氫燃料電池客車、貨車或公交線路投入運行。不少商用車企業都在儲備氫燃料電池汽車的技術。
“風乍起”，距“臺風口”形成已不遠。
三環集團有限公司是一家湖北省屬大型制造企業，旗下湖北三環專用汽車有限公司，有著30余年的商用車制造經驗，建有集重、中、輕型、純電動車底盤柔性化加工的總裝配線，沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝齊全，具備年產各類整車6萬輛的能力。公司還擁有自主的車身、車架、車橋等總成研發、制造能力。
扎根于全國汽車大省、強省——湖北，三環集團以大力發展新能源卡車為沖破口，提前布局氫能汽車這一“風口”，并以氫油技術為沖破口，殺出一條嶄新的路徑，將引發一整串產業鏈的變革。
去年12月，三環專汽便啟動了氫燃料電池資質申報及樣車開發，并選定武漢氫陽能源公司作為合作伙伴。今年6月27日，三環專汽的努力終于收獲回報，全球首臺常溫常壓液體有機儲氫燃料電池物流車在武漢正式亮相了。
“氫能汽車與燃油車的關系，就猶如iPhone與諾基亞，數碼相機與柯達膠片一樣，我們正處在氫能變革的前夜，氫油將會成為主流技術之一，下一步，我們將進一步增強產品研發，力求在市場上占有一席之地。”三環集團相關負責人表示。
破解氫氣儲運“卡脖子”難題
氫能產業爆發將比想象中來得更快
氫能，被認為是“21世紀的終極能源”，氫能汽車，也被認為是氫能產業化的沖破口，被寄予厚望。
“氫能電池、氫能汽車是公認的戰略新興產業，這是一輪重大機遇。”中國科學院院士、武漢理工大學校長張清杰曾表示。
然而，前途光明，道路卻十分曲折。據媒體報道，2015-2017年，國內總計加工了燃料電池乘用車、客車、專用車1911臺，在我國超過2億輛的汽車保有量中，簡直不到“九牛一毛”。
另一則信息顯示，截至2017年5月份，已經在日本上市兩年之久的豐田氫氣燃料電池車“爆款”——Mirai，至今的登記數量不足1500輛，在2016年底，該數據僅為1370輛。
氫能汽車為甚么叫好不叫座？氫能汽車離進入千家萬戶還有多遠？氫能推廣使用的“脖子”究竟卡在哪里？
制氫：大量副產氫被當作廢氣燒掉，“中國不缺氫”
“中國不缺氫。”日前，國家專家、中國地質大學（武漢）教授程寒松解析，我國能源結構，油少煤多，“神華公司一家萌生的氫，就可供4000萬輛汽車使用，而中國目前車輛總數還不到2億輛。能提供工業副產氫的企業國內還有很多。”例如，中國有大量的氯堿工業，電解水時萌生大量副產氫，今朝大部分都被“點天燈”，當廢氣燒掉了。“這些氫如果能夠利用起來，氫源不成問題。”據悉，在湖北，武鋼、葛化等企業也有大量的氫氣萌生。
隨著科技的進步，氫燃料電池的壽命、成本已不再是瓶頸。當前，世界最好的氫燃料電池，已在大巴上運行超過了3萬個小時，基本與車輛壽命相同。
豐田的氫燃料電池轎車，可保證使用5000小時不壞，按一天開一個小時算，可以開十來年，與傳統汽車壽命差距已經不大。
目前，中國已成為全球最大的燃料電池市場之一，有200多家燃料電池公司，盡管在經驗、材料、控制等方面，與國外一流公司還有相當大的差距，但隨著用量張大，技術進步只是遲早的事。
制氫、用氫兩端的技術難度已非不可逾越，氫能使用的“脖子”，就卡在儲氫、加氫這些中間環節上。
儲氫：高壓、低溫辦法成本均太高
程寒松解析，目前，全球氫氣儲運主要有三種路徑：高壓、冷凍，以及吸附。
最主流的儲氫辦法是高壓。在歐美，儲氫罐的氣壓標準是700個大氣壓，在中國為350個大氣壓。加氫站壓力還要大一些，歐美是900個大氣壓，中國是450個大氣壓。
“高壓是一種成熟的技術，包括豐田等國際知名公司都采用，但對儲氫罐要求很高。要了解，一個家用高壓鍋的壓力惟有2個大氣壓，350-400個大氣壓壓力有多大可想而知。”程寒松解析，高壓儲氫罐用鋁做內膽，外面用碳纖維纏繞。問題是，這種儲罐太貴，離量產還比較遠。
第二種辦法是冷凍液化，讓氫氣在零下253攝氏度以下變成液體。上世紀80年代，美國航天飛機使用的燃料液氫，就是采用冷凍法制成的。這一辦法的缺點，是制冷需要耗費大量電能。而且，制成的液氫無法長期保存。
這兩種辦法制備的，均為純態液氫。在運輸上，需要采用專用的“魚雷管車”。而魚雷管車也存在缺點，一輛魚雷管車，拉十來個管子，只能運輸不到300公斤氫氣，而且洋溢一個魚雷管，就要花費六七個小時，時間太長，難以規模化復制。鋼瓶內的壓力達到200個大氣壓，不能進入市區。此外，這種魚雷管車特別貴，租一天就要1000元，成本太高。
氫油：氫能儲運的另一條路徑
氫氣儲運，還有第三種辦法：吸附法。
程寒松解析，這種辦法將氫元素“粘”在某種材料中，不需要壓力和冷凍，常溫常壓就能存儲。
“金屬材料，如鈦鐵合金、鎂鋁合金都可以形成氫化物。但這些材料是固體，吸附量有限。”程寒松解析，業內數家企業已研發出“液體吸附法”。
第一類是以日本Chiyoda公司為代表，用苯或者甲苯作為吸附載體。“苯或者甲苯是非常強的吸附劑，一般要采用400攝氏度以上的溫度，加入大量貴金屬作催化劑。”
第二類是以德國Hydrogenious公司為代表，使用二芐基甲苯作載體。這種辦法脫氫溫度在320-350攝氏度，但是需要貴金屬鉑作為催化劑，鉑在地球含量稀少。
第三類，是以程寒松創立的武漢氫陽公司為代表，利用有機不飽和化合物（儲油）吸附氫氣，生成烷烴類化合物（氫油）。這是一種較弱的化學吸附，可逆性較好，200攝氏度的溫度下，就可以脫氫，且純度較高。
在加氫工廠，儲油吸收氫氣變成氫油；在行駛過程中，氫油中的氫被釋放出來，又變回了儲油，循環利用。釋放出的氫氣與氧氣在燃料電池中發生電化學反應，變成電能，這一過程中，只萌生水，沒有污染。
“氫油”技術，在高壓、低溫之外，開辟了氫能儲運的“第三條道路”，處理了常溫常壓下氫能儲運的世界性難題，且容易推廣，沒有安全和基礎設施的問題。
氫油可用一般罐車運輸，不但可以進入市區，且運輸成本僅為高壓氫成本的1/4左右。
加氫：氫油加注站成本僅為高壓加氫站1/50
氫能要最終抵達用戶，離不開加氫站。450-900個大氣壓的加氫站，讓人們“談氫色變”。
國際氫能協會副主席、清華大學教授毛宗強解析，加氫站是制約氫能產業發展的關鍵。加氫站怎么批，怎么建，當前全國都還缺乏經驗。
目前，國內在建的加氫站有8座。今年6月11日，湖北首座固定式加氫站已在武漢經濟技術開發區破土動工。
這些加氫站大部分都建在郊區，除了對安全的顧慮之外，魚雷管車無法進入市區也是緊要原由。加氫難，打擊了企業、個人購買氫能汽車的積極性。
“氫油”的加油裝置，與現有加油站并無太大區別。只不過，氫油站有兩個泵，一個往里加，把“氫油”加進車里，一個往外抽，把“儲油”抽出來再利用。
在成本上，氫油加注站惟有高壓加氫站的1/50。據悉，在國內，建設一個高壓加氫站需要投資1000萬元-1500萬元，且只能容納約500公斤氫氣，成本很高，而一個氫油加注站的建設成本在30萬元左右，成本低得多，并且可以與現有汽柴油站并站，無須新建。
專家認為，氫能源的爆發期將會來得很快，快到不可想象。當前，大批能源公司，比如中節能、華能、南方電網、國網等，都在布局搶占氫能產業先機。
“氫取之不盡，用不之竭，用完了以后又變成水，并不會消失，是最好的能源載體。將來的經濟將建立在氫能的基礎上，正如今朝全球經濟都建立在石油的基礎上一樣，經濟價值是無可估量的。”程寒松表示。
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