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看丰田电装公司如何布局氢能全产业链关键技术

 吴子公 2023-04-04 发布于北京

氢作为实现碳中和社会转型的关键要素,如何适当的利用氢成为了当前面临的主要问题。为了面对氢的“制备”以及“使用”技术开发方面的挑战,Denso公司正在积极开发汽车系统并积累经验。

Denso是丰田旗下的品牌,也是世界最大的汽车电子设备供应商之一。为了实现全球脱碳,Denso制定了一系列技术开发计划,氢气开发部门在追求“实现碳中和的循环社会”的同时,也在不断挑战自我。

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“氢”的重要性

近年来关于气候变化的新闻越来越多,全世界都在呼吁推进碳中和,为了克服脱碳过程中出现的困难,人们打算从化石燃料入手(如原油、煤炭等)转向清洁能源进行能源转型,其中氢成为了关键。

为什么氢会如此重要?首先,氢作为一种清洁能源,在燃烧的时候只产生水,不产生二氧化碳;其次氢的生产方式有很多,包括天然气、水、生物质等物质都可以提取出氢。如果氢得到进一步的推广,那么发电设备、难以电气化的设备以及存在碳中和问题的大型商用车等等设备的脱碳问题就可以得到解决。

另外,由于氢具有“可储存”的特性,所以可以将太阳能发电等可再生能源的剩余电力转换为氢,压缩成液态或者气态长期储存。别是在像日本这样能源自给率低的国家,氢气的利用有望在能源安全和脱碳方面发挥作用。

虽然世界各地都在尝试实现可持续性社会,但是由于存在许多需要克服的障碍,氢的利用还没有得到广泛普及。

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Denso 汽车解决方案部门的伊神表示,为了使氢的使用得到普及,必须解决“制备”、“储存·运输”、“使用”等氢供应链中的技术问题。

伊神说:“要推广氢的利用,我们需要完善氢的供应链,从可再生能源中高效地生产绿氢,确保绿氢得到适当的运输和使用。此外需要扩大绿氢的适用范围和需求,解决氢气供需之间的挑战。然而,由于这个挑战的规模庞大、复杂,一家公司无法独自实现,需要结合各个企业所拥有的技术和知识,共同合作解决。我们在汽车系统开发中积累的技术也一定会有所帮助,我们希望通过提供这些技术,为创造碳中和的未来做出贡献。”

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Denso在氢领域的优势

Denso一直在挑战氢“使用”方面的技术开发。在乘用车领域,Denso已经开发并量产了世界上第一辆燃料电池汽车FCEV  “MIRAI”的系统相关产品。

曾参与FCEV开发的能源解决方案开发部的山田回顾了制氢的历程:“实际上,Denso开发FCEV相关产品已长达20年。在MIRAI的技术开发过程中,我们开发了氢气的加氢技术、高效转换氢气为电能的技术以及高效将电能转换为行驶能量的技术,这些技术的研究不仅可以提高MIRAI的能效,还可以为未来氢能源的发展做出贡献。”

山田补充道:“迄今为止,Denso已经在使用氢气领域中致力于燃料电池汽车系统相关产品的开发和量产。现在,除了积极推广燃料电池车外,我们还希望将技术应用范围扩展到利用氢气的内燃机等领域的开发中。除了移动领域之外,我们还尝试使用固定式燃料电池,在工厂熔炉中利用及水电解装置来制造氢气。”

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“制备”和“使用”面临的问题

为了推广氢技术的应用,需要解决一些技术上的挑战,特别是效率性和耐久性方面的问题。这两个问题对于氢燃料电池和工业熔炉的使用以及水电解装置都是非常重要的。

为什么“效率”在氢气中如此重要?环境中和系统开发部的大杉说:“通过充分利用宝贵的可再生能源来'制备’氢气,然后通过充分利用这种氢气来'使用’它,可以降低氢气利用成本。燃油效率高的汽车更被大众喜欢,作为汽车系统供应商,Denso一直在研发技术和知识,以提高汽车的燃油效率,实现能源的高效利用。”

“汽车需要再在不同环境中使用,因此耐久性非常重要。Denso拥有高品质产品批量生产技术,即使是零下几十度的环境,或者高热的地区、下雨下雪,也可以照常运行。另外,通过活用感测技术,可以随时监视系统是否正常运转,Denso旨在打造能够长期、安全地持续使用的系统。”大杉补充道。

包括减少能源浪费的热技术、从产品中获得的电控技术,以及提高这些技术性能的材料技术,这些技术可以用于提高水电解装置的电解效率以及燃料电池的发电效率,从而提高它们整体的效率。

总的来说,氢仍是一个不确定性极高的领域,所以要进行各种各样的实验以确认合适的解决方案,同时还要解决氢的供需问题。纵观整个氢气供应链,不同的场合所需要的性质、规模等都不一样。Denso为了满足客户的不同要求,正在扩大系统阵容,开发了SOFC燃料电池等产品,通过模块化系统来满足需求。

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未来的挑战

许多与碳回收相关的技术,例如基础物质,化学品和替代燃料,都需要廉价的氢气,如果氢的成本下降,二氧化碳就可以作为原材料和循环利用燃料使用,就可以大大提高实现碳中和社会的可能性。

环境中性系统开发部的中岛说:“如果氢在价格方面可以得到缓解,那么将会提供更多的可能性。如果能够利用氢实现甲烷化和氨合成,我们就能利用现有的基础设施,如城市燃气供应,来提供能源,从而降低对氢基础设施的投资成本。”

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来源:Denso,要点氢能整理

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