天然气-CH4 |
汽油-C8H18 |
甲醇-CH3OH |
乙醇-C2H5OH |
一些燃料能被处理,或叫做重整,以提取氢,以便它能被在燃料电池中使用。在甲烷蒸汽重整过程(见下面),氢的一半来源于水,其余的来源于天然气。
当前,大量的氢被生产出来用于工业(美国一年超过800万吨)。它的大部分来自于天然气蒸汽重整。这是当今用于燃料电池汽车的氢的一个来源。
燃料电池汽车的氢也能从液态的烃燃料——比如甲醇或汽油中产生出来。燃料处理器重整液态烃燃料,分离出氢,然后把氢送往燃料电池。重整过程可以在汽车上进行,也可以在加油站。
在哪里为燃料电池车加氢
对于我们传统的内燃机汽车来说,加油站随处可见,它们就在我们驾驶车辆地方的附近。燃料电池汽车要取得成功,它们也需要一个便捷、安全的加油系统。
今天,除了加利福尼亚燃料电池股份合作组织为了示范的目的而交付使用的几个原型设备外,燃料电池加油站不存在。
将来,当你驾驶燃料电池汽车时,你通常使用的加油站可能是你得到氢…、或者甲醇…、或者一种新型的汽油的地方。所有的这些和更多的其它燃料作为燃料电池汽车的燃料均需经过分析和测试。或者你可以在家里为你的燃料电池汽车加油,而你却在睡觉!
基础知识
在一个电化学过程中,使用氢作为燃料电池的燃料,燃料电池产生电流。和电动机结合,燃料电池能被用于驱动车辆,并且安静、功率大、清洁。
直接使用氢操作时,燃料电池没有污染排放物,只有水和热量。
依靠燃料电池的氢的生产方法可以得知与燃料生产有关的污染物。从碳氢化合物燃料或者通过使用原油燃料产生的电流电解水制取氢会产生一些污染物。如果氢从可再生资源产生,象太阳能或风力发电用于电解,那么整个系统是无污染并且可再生。虽然这些理论有争议,但是都被仔细考虑并且得到了发展。
燃料电池基础设施的建设和燃料电池汽车燃料分配是发展燃料电池汽车的主要任务,并且会遇到许多问题和挑战。虽然加利福尼亚燃料电池股份公司、汽车制造厂、能源供应商、技术公司和政府部门正一起工作,彻底地研究所有可选燃料,并且在实际的环境中测试它们。
CaFCP相关问题解答
2003年11月
加州燃料电池合作组织(CaFCP)使加利福尼亚成为一个汽车制造商、能源公司、技术公司、和政府部门联合的协作体。这个合作组织推进和评估一种新的汽车技术,这种技术将使世界朝着实际的和可负担的环境解决方案前进。
这个合作组织1999年4月启动,它包括汽车制造商(戴姆勒克莱斯勒、福特、通用、本田、现代、尼桑、丰田和大众),能源供应商(BP, ExxonMobil, ChevronTexaco, Shell Hydrogen),技术公司(巴拉德公司和燃料电池联合技术公司)和政府部门(加州空气质量管理局、南海岸空气质量管理局、 美国能源部、美国交通部、 美国环保署)。
这个合作组织也包括准成员,他们辅助专门技术的特殊领域。他们是:
·氢气供应商——Air Products and Chemicals,Inc.;and Praxair。
·氢气加油站基础设施——Pacific Gas and Electric;Proton Energy Systems, Inc.;Stuart Energy; and Ztek。
·甲醇供应商——Methanex。
·公交车运输管理局——AC Transit (Alameda-Contra Costa County area); Santa Clara Valley Transportation Authority (Bay Area); and SunLine Transit Agency (Palm Springs地区)。
汽车制造厂和燃料供应商第一次联合起来,在实际的驾驶条件下,示范燃料电池汽车。合作组织希望到2003年末,对60台燃料电池汽车进行示范;预计到2007年末,加州燃料电池合作组织帮助成员们配置燃料电池轿车和公交车达到300台以上。除了汽车外,这个合作组织正在测试代用燃料,确定燃料基础设施问题,引导合作研究,以及为新技术进入加利福尼亚市场做好准备。
1、股份公司的目标?
答:明确的说,加州燃料电池合作组织的目标的基础包括下面内容:
·通过在实际条件下运行和测试汽车,来论证汽车技术;
·示范各种代用燃料基础设施技术的适应能力,包括氢和甲醇站;
·探索商业化路径,从确定潜在的问题到发展过程中问题的解决;以及增强公众的意识和提高对燃料电池电动汽车的认知度,为商业化准备市场。
在接下来的四年中(2004-2007)加州燃料电池合作组织的目标是:
·促进成员的燃料电池汽车和燃料站的配置;
·提高燃料站的协作能力(普通适用草案);
·提高实际的规范和标准;
·为汽车和加油站准备联营机构,并培训第一批响应者;
·同全球其他的燃料电池汽车示范工程协调;
·提高公众的意识和理解。
2、示范汽车是哪种类型?
答:项目正在示范的是燃料电池轿车和公交车。轿车包括戴姆勒克莱斯勒公司的F-Cell、福特公司的Focus FCV、通用公司的HydroGen 3、本田公司的FCX、现代公司的Santa Fe FCEV、日产公司的Xterra FCV、丰田公司的FCHV Highlander、以及大众公司的HyMotion。燃料电池公交车,由联邦运输部支持,包括:由乔治敦大学开发的燃用氢的ZE公交车和燃用甲醇的公交车——这两种车都使用巴拉德公司的燃料电池发动机;托尔公司的燃用氢的ThunderPower公交车,它使用联合技术公司燃料电池厂开发的燃料电池发动机。
3、项目是怎样产生的?
答:这个项目是由企业和政府在1999年合作开发的。它是由两种原因引发的:空气资源部为一个示范项目的需求,以及一个燃料电池联盟(福特/戴姆勒克莱斯勒/巴拉德)对燃料电池技术的可行性和市场潜力进行的舆论调查结果。由于燃料的实用性对于燃料电池汽车的进入市场是一个关键的前提,能源公司也已经参加进来了。现在这个合作组织包括30个团体。
4、成员和准成员怎样进行决策?怎样成为成员/准成员?
答:成员们应适合关于CaFCP的目的和目标的特殊标准:提供车辆;提供燃料和加油的基础设施;示范车辆用的燃料电池;或提供适当的政府协助。准成员提供协助,在特殊地区帮助CaFCP解决问题,比如加油设备和燃料的特殊技术和车辆操作。
CaFCP有大量的正式成员需求:指导小组将在每年一次的秋季会议上考虑新的正式成员。想成为准成员的那些机构应该在会议上提交一封信,详细描述他们的机构加入的价值并且辅助合作组织。信件寄往:the CaFCP Working Group, New Member Information, 3300 Industrial Blvd., Suite 1000, West Sacramento, CA 95691。
5、怎样组织的?
答:组织的结构可以观看CaFCP的网站中在多媒体部分的回顾CaFCP的陈述。组织由执行指导小组领导,它由每个正式成员的一个代表组成。这个小组每年举行四次会议。一个常务理事,他管理一个由每个正式成员和准成员的代表组成的工作小组,领导日常的运行管理和特殊的项目。下设的领导小组从事公交车、燃料、车辆、联合研究、安全和成员扩展等方面的管理。通讯小组——计划和管理公共教育和延伸行动,它也同样由每个组织的代表组成。
6、预算情况如何?
答:汽车成员提供车辆、人员和设备支持。能源成员提供燃料和加油设施。合作组织每年运行的预算大约200万美元,并且包括设备操作费用、项目管理、合作研究、公众延伸和教育。每个成员每年向公共预算捐献大约84000美元。一些政府部门捐献实物和服务。我们正在向立足于萨克拉门托的开发者(Pigman 公司)租借关键设备和为这个地区的在用产业财产付费。每个汽车公司成员提供大约6000平方英尺的地方,每个能源公司成员为租用的地方和氢燃料站支付费用。州通过空气资源部租用行政办公室和门廊空间。大量的特殊承租者所作的进一步解决了氢的使用和燃料电池技术。
7、成员们如此紧密的在一起工作,难道不是不寻常的吗?
答:介绍这样一个全新的技术需要大量的知道怎样工作的人员和大量的资源。通过汇集我们的力量,我们能促进和提高商业化进程。对于燃料电池的潜力,我们有一个共同的远见——它是加利福尼亚的环境问题以及全世界这一个问题的最实际解决方案。
8、燃料电池商业化的下一步是什么?
答:商业化燃料电池发动机必须取得四个主要目标。第一个是提高燃料电池的可靠性和耐用性。第二,制造燃料电池发动机的成本必须减少,以便同现在的内燃机竞争。第三,依靠燃料的选择权,必须作基础设施投资以支撑广泛的宣传。第四,公众必须可靠的接受这项技术,以便于创造出对这项技术的需求。
9、CaFCP车辆的定位在哪里?
答:制造商正在萨克拉门托地区运行轿车。两个原始设备制造商已经开始在Los Angeles、Irine、Davis、和San Francisco进行车队示范,其他的汽车合伙人希望配置车辆。车辆正在普通路况下测试,包括城市和公路。公交车定位在我们运输局合作伙伴(帕姆斯普林地区的SunLine运输局,以及位于圣·弗朗西斯科海湾地区的AC运输和圣·克拉拉峡谷交通当局)。SunLine当前运行和维护三台燃料电池公交车。
10、在哪里能看见燃料电池轿车?
答:加州有定期的特种交通工具的展示,包括定期的驾乘事件。也有个别的汽车制造商计划他们自己的消费者参观行动。具体细节看CaFCP网站的日程安排。设备的公开行程通常在每个月的第四个星期五敲定,时间从太平洋时间的下午1:00到3:00。如果预定的话,发送电子邮件到:Info@cafcp.org或者给我们打电话:(916)371-2870。
11、燃料电池是什么?
答:燃料电池是一种电化学装置,它产生电流时高效、无噪音、无燃烧。氢燃料(可以从甲醇、天然气、水、或者石油产品中获得)同氧(空气中)反应产生电能。
12、氢燃料和氧怎样产生电能?
答:质子交换膜燃料电池由两块金属板夹着一个涂有催化剂的塑料薄膜组成。氢(燃料中)和氧(空气中)通过金属板中的通道输入到膜的两侧。氢氧原子相互吸引,然而,只有氢原子的质子部分能穿过薄膜到达氧。电子必须绕着薄膜走很长的路才能到达氧原子——在这个过程中产生能量。氢电子最后同质子和氧原子结合产生水(H2O)。
13、氢从哪里来?
答:氢是宇宙中最基本的元素,并且在水中、化石燃料和其他能源中都能发现氢的身影。它通常同其他元素结合形成普通的已知分子,如水、汽油、甲烷(天然气)和甲醇。通过拆开形成那些物质的分子的化学键可能得到氢。例如,水分子(H2O),由两个氢原子结合一个氧原子组成。产生氢的一种方法是使用能量通过一种叫电解的过程分解水。在这个过程中,使用电流和催化剂把水中的氢和氧分开。另一种释放氢的方法是通过重整燃料,比如汽油、天然气或者甲醇。所有的这些方法当前正在被一个或更多的成员探索研究。
14、燃料电池和电池有什么区别?
答:燃料电池和电池都通过化学反应产生电能,这点它们是相似的。然而,在电池里,化学反应物存储在其内部,在反应过程中被耗尽,并且电池必须被充电或扔掉。在燃料电池中,反应物(燃料)存储在燃料电池的外部,所以只要反应物提供给燃料电池,它将持续产生电流。这样,燃料电池汽车用补充燃料替代充电。
15、燃料电池发动机是什么?
答:燃料电池发动机是一整套设备,它用燃料电池组合形成以便使用燃料电池的电流驱动车辆的车轮。把燃料电池作为你的轿车的发动机,这样,它就象一个小型发电厂。而在内燃机中,燃料需要其他系统使它成为完整的能量源,包括空气、燃料和控制系统。在燃料电池汽车有中一个电子驱动系统,它由牵引逆变器,电动机和驱动桥组成,它把燃料电池系统产生的电流转换成牵引力或移动能量来移动汽车。当使用一种燃料(除了氢以外的,如甲醇,汽油,乙醇)时,必须随车携带一个燃料处理器把氢从燃料中提取出来。
16、维护一辆燃料电池汽车要花费多少钱?
答:决定这些数据需要实际的操作数据,因为燃料电池系统只有少数几个移动部分,可以预料它的维护费用将比当前的内燃机的维护成本低。汽车制造商正在设计将赶上或超过目前的标准的汽车——至少在路上使用5000小时或15000英里。从那些车辆实例和运输公交车实例的重要的数据将帮助决定维护成本的期望值和需要数据。
17、燃料的成本是多少?
答:这个答案取决于氢的生产和运输方式。能源公司正忙于提供能同常规燃料在价格上竞争的燃料。
18、燃料电池同内燃机比较,效率高多少?
答:燃料电池发动机的效率至少是传统发动机的效率的两倍。
19、燃料电池车辆对环境的影响是什么?
答:燃料电池排放物有很少或没有污染,同内燃机相比较却能提供更高的燃料效率,体积更小并且动力更强,而且对于变化的能量需求有更快的响应。它们具有持久耐用和容易维护的潜力。使用汽油和汽油重整器也能获得非常低的排放。排放明显的低于那些目前传统的内燃机车辆产生的排放。因为能量效率的增加,燃料电池也有产生更少或不产生温室气体的潜力。
20、使用氢的好处是什么?
答:由高的能量效率和减少或消除有害排放潜力,燃料电池对社会和环境利益提出更多的承诺。当一辆燃料电池电动汽车使用直接随车存储的氢运行时,车辆产生的排放物仅是水蒸汽。使用甲醇或汽油燃料和随车重整器产生氢,NOX和CO的排放为零,有极少的碳氢化合物。燃料电池电动汽车也能减少噪声污染(一个城市地区的重要议题)。
21、总部的设备使用的氢来源于哪里?
答:氢主要从天然气通过蒸汽甲烷重整产生,它是产生工业氢的最普通的方法。在加利福尼亚操作的我们的合作伙伴中的两个——Air Products and Chemicals 和 Praxair,向CaFCP的设备提供并交付了液氢,储存在一个4500加仑的容器中。当需要燃料时,把氢汽化并加热到大约20度,低于环境温度。那样它被压缩到6250磅/英寸2并存储以供使用。两个自动售货机以3600磅/英寸2或5000磅/英寸2的压力向车辆供应氢。
22、燃料电池车辆能否使用碳氢燃料如汽油?
答:能。在石油和汽车行业内部,发展随车重整器从汽油中生产氢的工作正在进行。与系统需要的甲醇重整相比较,汽油重整技术当前是发展的早期阶段。几个正在从事汽油重整器研究的公司确信:可行的汽油重整技术将在接下来的几年中得到发展。
23、使用汽油的燃料电池在这个项目中进行示范吗?
答:合作组织计划为这个项目评估一系列的燃料。合作组织正在为燃料电池汽车发展汽油重整技术,以及将论证这样的车辆,这使得该项目进行中使用汽油燃料电池进行示范成为可能。
24、车辆在重新加油前能走多远?
答:现在,汽车制造商正在从事于优化技术和燃料储存系统;当这些车辆商业化时,运行的里程预期将与常规车辆相似。
25、氢是安全燃料吗?
答:进行适当的处理,氢是非常安全的燃料;然而,象所有的燃料一样,氢有能量并且需要正确对待。制造商负责建造达到或超过安全标准的燃料电池汽车。
26、一个典型的客户何时能够购买一种燃料电池交通工具?
答:一些汽车公司正在瞄准在十年结束之前把车辆交付给主要市场的展厅。
加州燃料电池合作组织
加州 西萨克拉门托市, 95691