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工信部加速推广甲醇汽车,氢能源有望搭个顺风车

日期:2022-09-26    来源:线外邦  作者:刘极昊

国际氢能网

2022
09/26
13:33
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关键词: 甲醇汽车 储氢罐 氢燃料电池

最近,工信部对十三届全国人大五次会议第2276号建议的答复成为车圈关注的热点。按照工信部的说法,将围绕推广甲醇汽车、支持甲醇汽车产业发展、探索绿色甲醇汽车新模式等方面,加大工作力度,推动甲醇经济发展。

甲醇汽车,简单来说就是以甲醇为燃料的汽车,属于内燃机汽车的一个分支。跟已经在全球多个市场得到应用的乙醇汽车类似,甲醇汽车也是使用传统内燃机的一种汽车,需要跟汽油混合之后使用。只不过,由于甲醇本身有毒,对有色金属具有一定的腐蚀性,对橡胶零件又有溶胀性,因此,根据甲醇燃料浓度的不同,(高醇汽油)需要对发动机和车辆燃油系统进行针对性设计。

想必不少人都会有疑问,在新能源如火如荼的当下,一个基于传统内燃机的所谓“新物种”为什么会得到国家层面的重视?这里面是不是有更深层次的考量?

在笔者看来,要弄明白这个问题,你就不能简单地将甲醇汽车理解为燃烧甲醇的传统内燃机汽车,而要延伸到增程式动力,甚至氢能源的层面。

甲醇好在哪?

甲醇,化学结构简式CH3OH,分子量32.04,其中含氧量50%,具有燃烧充分、排放清洁、可再生等特点,且常温常压下为液态,在储存、运输、使用等环节都比较便捷,作为车用燃料,现有的加油站体系可以百分之百保留。

与传统的汽油相比,甲醇能量密度(或者说热值)虽然只有汽油的一半,但辛烷值高(比92#汽油高约20%),且含碳量低,不含氮,含氧量则比汽油高出近2倍,是公认的清洁燃料之一。根据工信部甲醇汽车试点运行数据显示,甲醇汽油这种燃料能效可提高21%,二氧化碳排放减少26%。

而且,因为甲醇的辛烷值高,发动机压缩比可以进一步提升,从而获得更高的功率和扭矩,同时降低能耗。对此,南方科技大学创新创业学院院长、清洁能源研究院院长(同时也是澳大利亚国家工程院外籍院士)刘科表示:“世界上已经有跑车100%使用甲醇,为什么是跑车?就是因为甲醇分子有氧,它在燃烧的时候,氧从内部释放,一脚踩下去,爆发力比柴油还好。”

以吉利汽车今年6月上市的第四代帝豪醇电混动车型为例,其采用的JLC-4M18H发动机正是基于此前帝豪GL搭载的JLC-4G18研发而来,它最大功率降低了1千瓦,但最大扭矩提升了5牛米——作为一款混合动力专用发动机,这样的数据已经相当不错,参照丰田亚洲龙2.5L燃油车型和同排量混动车型可以看出,其混动版本发动机功率下降了23千瓦,扭矩下降了29牛米。

同时,吉利这款甲醇燃料专用发动机的排放法规也升级到了国6b,而在能耗方面,其百公里醇耗9.2升,燃油成本大约相当于传统汽油车的3升。

至此,工信部为啥要支持甲醇汽车的试点推广,原因也就基本明朗了。

甲醇虽好,可短板也明显

动力好、排放低、成本低,储运也方便,如此有吸引力的能源方式,照理说应该有很多车企都关注并投入资源才对,可事实恰恰相反,鲜有车企入局甲醇。

其中最关键的原因,就是甲醇燃料相关配套基础设施的布局还相当滞后。在国内,主要也就山西和贵州的部分城市具备试点推广甲醇汽车的条件,此次工信部的答复中,获得点名的也只有山西晋中、运城、长治等城市,而且还是针对出租车、网约车、商用车等领域。

之所以如此,是因为甲醇主要是从煤炭中提取制造,我国去年生产了9738.5万吨甲醇,其中70%以上都是来自煤炭,受产业链布局的制约非常明显。何况,对煤炭的过度依赖,跟双碳目标并不吻合。

除此之外,传统的甲醇汽车并不属于新能源汽车,上不了绿牌,也无法获得相关政策补贴,无论对车企还是消费者来说,吸引力都有限。加之前文所述,甲醇汽车需要对内燃机进行针对性研发,也需要车企投入一定的资源,所以,观望者多而下水者寡也就不足为奇——目前,国内车圈也就吉利在大规模布局甲醇产业。

如此就带来一个新的问题,更多的车企没有足够的动力入场,工信部此时表态支持推广甲醇汽车的深层次意义又何在呢?

长远价值在氢燃料电池

我们必须看到,工信部的回复之中不仅仅有甲醇汽车,还提到了“绿色甲醇汽车新方案”、“绿氢”、“甲醇经济”等字眼,这里面的文章可就大得多。

往大了说,这事关一个国家能源结构的大局。2021年,我国共消耗3.4亿吨成品油,但作为原材料的原油有72%都是靠进口。相比之下,同期我国的甲醇年产量也已直逼1亿吨大关,占据全球甲醇产量的一半以上,是能够在一定程度上缓解这种能源对外依存度的。

聚焦到当下,在推广新能源这件事情上,甲醇其实也可以扮演更为积极的角色。

甲醇作为车用能源的使用方式有三种:一是传统的内燃机模式,只是甲醇燃料替代传统汽油,吉利已经上市的帝豪醇电混动车型就是代表;二是传统增程模式,甲醇作为燃料发电,然后用电驱动,吉利旗下远程卡车品牌已经在重卡和轻卡上开始应用,工信部最新一期公示的新车目录里面就有甲醇燃料增程轻卡;三是从中提取氢气,然后通过氢燃料电池发电,也由电机驱动。

在这其中,前两种都是基于当下实际的应用方式,第三种则着眼于未来,也正是笔者要多说几句的。

在此次工信部提到的“绿色甲醇汽车新方案”中,“探索交通运输领域降碳”是核心目的,具体到实践,做法就包括两个方面:

一是甲醇生产过程降碳。也就是改变甲醇生产过多依赖煤炭的现状,比如用天然气作为原料,或者采用太阳能催化二氧化碳合成甲醇,后者是完全绿色的生产方式,只是成本更高,以及规模暂时还有限。

二是甲醇作为燃料在汽车上的应用降碳。在碳排放量不变的情况下,就需要提高能量使用效率,在这方面,鉴于传统内燃机的热效率有限(40%),氢燃料电池就是更值得期待的一种方式。只不过,现阶段工业量产获取氢的成本过于高昂,加上加氢站建设缓慢,高压储氢罐昂贵以及安全因素等考量,因而氢燃料在汽车上的推广是一个综合性问题。这时候,甲醇这种常温下的液态能源就显示出明显的优势。

对此,刘科教授提了个建议,把氢燃料电池汽车的储氢罐换回传统的油箱,储存50升的甲醇(跟水按1:1摩尔比混合),经催化可生成7.15公斤的氢气——参照长安深蓝SL03氢能版车型每百公里0.65公斤氢气的能耗标准,就可以跑1100公里。要知道,同样是7.15公斤的储氢量,液氢需要100升的高压罐,会额外占据车上很大一部分空间。

而且,甲醇催化生成氢气的化学反应过程会产生200℃的温度,这在冬季就十分宝贵,因为余热可以为电池保温,不用担心电动车的续航问题。此外,车上储存甲醇的安全性也比氢要高很多,丝毫不用担心泄漏之后的潜在爆炸威胁。

综上所述,在当下,甲醇对推广氢能源有着非常明显的优势。

最后说说

工信部表态加速推广甲醇汽车及相关产业,虽然只是对全国人大代表辛琰关于协调共建甲醇经济晋中示范区建议的回复,但我们要看到,吉利才是背后那个大赢家。

前面说了,吉利从2005年就开始押宝甲醇产业,其大本营正是山西和贵州两个省。公开资料显示,其2005年开始涉足甲醇燃料和甲醇汽车研究,现已掌握200余项核心专利,开发出20余款甲醇汽车,总计投放市场近3万辆,覆盖商用车和乘用车领域。

而吉利掌门人李书福,从2017年开始,基本上每年全国两会都会提交关于发展甲醇经济和甲醇汽车的建议或提案。

当然,尽管目前只有吉利在大力推动甲醇燃料的应用,但在氢能源汽车这件事情上,投入资源的车企那就很多了,不仅丰田、本田、现代、通用、奔驰等国外品牌早就入场,自主品牌中长安、长城、奇瑞、红旗、广汽等几乎所有车企都已经加入到这场事关未来的技术争夺战中,而这就给甲醇的进一步推广创造了条件。

只不过,氢燃料电池的推广,将液氢改为甲醇储存只是其中一道关,电堆本身的成本降下来才是重中之重,所以,普通消费者何时能用上真正安全的氢能源汽车,还得看技术进步的步伐。


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