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面向未来的燃料电池_无人机商场的机会

面向未来的燃料电池_无人机市场的机遇-燃料电池是一种多年来一直在使用的能源,但从未成为主流。虽然它是一种绿色、清洁的能源,发电的副产品只有水,但它需要随时获得氢气供应。为以氢为燃料的电动汽车建立加氢站网络是一个世界性的挑战,其他技术也已经被用于为燃料电池到数据中心,甚至无人驾驶飞机提供能源。

燃料电池是一种多年来一直在运用的动力,但从未成为干流。尽管它是一种绿色、清洁的动力,发电的副产品只要水,但它需求随时取得氢气供应。为以氢为燃料的电动轿车树立加氢站网络是一个世界性的应战,其他技能也现已被用于为燃料电池到数据中心,乃至无人驾驶飞机供应动力。

丰田一直是轿车氢燃料电池范畴最强有力的倡导者,并在2016年推出的Mirai车型中选用了这项技能。选用燃料电池使Mirai的续航间隔超越500公里,而传统电池驱动轿车的续航间隔只要300公里。Mirai 依托燃料电池发生高达650V的电压,从加压的燃料箱中吸取出氢,但由于缺少配套的基础设施,Mirai的商业运用受到影响。本年3月,日本成为第一个具有100多个加氢站网络的国家,可以为这些氢燃料电池轿车供应燃料供应。早在2017年,本田和通用公司宣告合资方案来开发和出产燃料电池,德国轿车制造商戴姆勒的一家子公司也一直在针对轿车和其他运用(包含数据中心)开发这项技能。
就基本原理而言,燃料电池是由一叠层质子交流膜(也称为聚合物电解质膜(PEM))构成,该质子交流膜运用铂催化剂将氢与氧结合,然后开释出能量,但没有与汽油或柴油发动机相关的有害物排放。曩昔二十年来,许多公司,尤其是巴士制造商(其间氢燃料的较低本钱可以具有更严重的含义)一直在开发燃料电池技能。跟着越来越多的公共轿车转换到电力推动,运用燃料电池将变得愈加可行,或许二者一同运用,乃至终究彻底代替电池。这儿举一个比如,Ballard Power Systems正在为加利福尼亚的Calstart供应其30kW FCveloCity-MD燃料电池模块,用于大洛杉矶区域的UPS运送车以削减空气污染。燃料电池也被用作车程扩展器(range extender),在未来五年将使1500辆UPS电动轿车有更多时刻行进在路上。

英国经过低排放车辆办公室(OLEV)也正在采纳相同的做法,他们现已启动了2300万英镑的预算用于氢燃料运送方案(Hydrogen Transport Programme),意图是开发燃料电池技能并扩展加氢站网络。第一阶段是要供应高达900万英镑的出资,在2018/19年期间完结7个此类加氢站建造,以支撑燃料电池轿车和卡车。第二阶段将供应高达1400万英镑的资金,用于建造更多加氢站。这些数字突显了构建加氢站所需基础设施的本钱。作为该项意图一部分,利物浦的ULEMCo现已开发了一款12kW燃料电池模块,可以集成到日产轿车的电动轿车中,以扩展其续航路程。该体系坐落日产e-NV200轿车的车顶部,因而不会削减装载空间,车顶上的功率模块将燃料电池连接到电池。关于1.6kg/天的加氢量,可以供应150英里的路程,使规范e-NV200轿车的续航路程可以翻倍。

美国的Nuvera公司则在用Ballard的PEM仓库来进步卡车/公共轿车的续航路程。这家公司正在与BAE Systems(首要从事规划将燃料电池和电池整合在一同的混合动力推动体系)协作,使直接以紧缩天然气(CNG)为燃料运转的公交车的燃油经济性大致进步一倍。

无人机商场的机会

燃料电池还可用于使海上渠道查看的无人飞翔器(UAV)具有更远间隔的航程,可以供应高质量的航空摄影、准确的农业数据、以及包裹交给等。Intelligent Energy公司开发了一种分量较轻的燃料电池,可以完成根据电池无人机三倍的典型飞翔时刻,并具有增加燃料更快的额定优势。美国无人机运营商PINC正在将其用于库存机器人技能产品的一部分,该技能可完成空中实时库存盯梢。PINC空中无人机可以让企业运用无人机技能结合RFID传感器和摄像头来查看库存,而燃料电池则可以供应更长的工作时刻,然后进步出产率水平。

数据中心商场的或许性

燃料电池也在用于数据中心的动力管理。早在2012年,苹果公司就开端运用这一技能来协助一个坐落加州的数据中心供电。现在,戴姆勒及其子公司NuCellSys正在与梅赛德斯 – 奔跑研发部门(Mercedes-Benz Research & Development)协作,加快燃料电池的运用扩展,以便可以以这种方法为更多数据中心供电。

到2020年,美国的数据中心估计每年将耗费1400亿千瓦小时的电能,因而现在对这项技能的爱好日积月累。上述耗电量相当于约50个发电厂的年发电量,因而用氢燃料电池完成本地发电天然具有非常大的吸引力。

微软还推出了一个数据中心实验室,其间每个服务器机架都有自己的燃料电池供电。坐落西雅图的先进动力实验室(Advanced Energy Lab)将供应关于燃料电池怎么整合到数据中心的信息和见地,然后可以很大程度地削减这些场合的动力耗费。在这种情况下运用的电池可以直接从天然气管线取得燃料,燃料电池安装在每个服务器机架的上方,并将气体供应电池以满意其功率要求。

Equinix则正在采纳不同的方法为美国的12个数据中心供电。它运用的是Bloom Energy的燃料电池,所选用的是专有的固体氧化物技能,而不是液态氢或天然气。

但是,有必要指出的是,现在的燃料电池技能是依托铂作为催化剂,这是一种宝贵的资料。为了防止这一问题,Ballard一直在与日本Nisshinbo公司协作开发非宝贵金属催化剂(NPMC),新式NPMC资料已被集成到叉车用30W燃料电池堆叠中。

不同的电池类型

为了彻底战胜与氢有关的困难,澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学(RMIT University in Melbourne)的研究人员开发了一种可再充电的“质子电池”,它将燃料电池和固态氢贮存设备整合在一同。碳电极与水中质子的结合使得这种电池具有抢先的动力优势,一起在环境和经济方面也具有可行性。

用质子给电池供应动力或许比运用稀有矿藏资源的锂离子电池具有更高的性价比。碳是质子电池中运用的首要资料,与金属储氢合金和可再充电锂离子电池所需的锂比较,碳在天然界含量丰厚且价格便宜。水分化发生质子,然后贮存在碳阴极中,电池可以由这些质子充电,随后开释并经过燃料电池用以发电。第一个原型样机单位质量可以存储与运用酚醛树脂制成的多孔活性碳电极锂离子电池相同多的能量,并发生1.2V电压。  

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