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日本欲以氢能技术驱动社会发展

   日期:2019-06-10     来源:科技日报    浏览:827    评论:0    
日本是一个能源极度匮乏的国家,残酷的现实使日本不得不重视氢能源的开发,以实现真正的能源安全和能源独立。

1981年,日本启动了燃料电池的开发。1990年,丰田等汽车制造商开始开发燃料电池车,同时数家公司启动了家庭燃料电池的开发。

燃料电池车和家用燃料电池发展至今,日本已在燃料电池和氢能技术开发领域走在了世界前列,已开发了日本市场应用最广泛,世界范围内技术最领先的产品。

“氢能社会”国家战略主导

日本政府在《能源基本计划》中将氢能源定位为与电力和热能并列的核心二次能源,并提出建设“氢能社会”的愿景,希望通过氢燃料电池实现氢能在家庭、工业、交通等领域的应用,从而实现真正的能源独立。日本政府对氢和燃料电池的技术开发支持以国家为主导,以向新能源产业技术综合开发机构(NEDO)投入专项科研经费为主。

从1981年开始,NEDO加大了对磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池和固体高分子燃料电池的投入。除燃料电池之外,NEDO还进行氢能源利用相关的技术开发,并以大城市为中心在2015年建成约100座加氢站。此外,NEDO也对氢发电技术以及制氢、储氢、运氢等与氢全产业链相关的新技术进行研究和开发。

2014年,在日本经济产业省的《氢能燃料电池战略发展路线图》中,详细描述了氢能源研发推广的三大阶段以及每个阶段的战略目标:首先,从当前到2025年,快速扩大氢能的使用范围;其次,2025年至2030年,全面进入氢发电和建立大规模氢能供应系统;最后,从2040年开始,确立零二氧化碳的供氢系统。

丰田第一台商用燃料电池汽车“MIRAI”于2014年12月上市。该车百公里加速时间约为10秒,最大续航里程超过700公里,氢燃料补充只需3分钟,预计2020年达年产3万辆,计划在2025年前让燃料电池车售价降至约2万美元。2026年,日本政府计划完成200万辆氢燃料电池车的销售目标以及1000座加氢站的建设目标。

燃料电池汽车优势明显

燃料电池汽车是氢气与空气中的氧气通过电化学反应产生电来驱动马达的汽车,具有能效高,二氧化碳排量低(或不排放),行驶距离长(目前超过500公里),氢气成本低(是汽油价格的1/3)、添加燃料时间短(3分钟左右)等优点,性能和汽油车相当。

燃料电池汽车的主要目标,首先是2015年商用轿车投入市场。2016年燃料电池巴士投入市场。同时燃料电池扩大到叉车、船舶等其他运输工具;其次,燃料电池汽车价格至2025年降到与目前汽油车和混合动力汽车同等水平;最后,氢气价格在燃料电池车投入市场时低于汽油车燃料价格,2020年左右低于混合动力车燃料价格。

燃料电池车还具有分散电源功能,燃料电池汽车产生的电力可提供给外部使用,供电能力比电动汽车高出5倍以上。在发生灾害等特殊情况时可以为避难场所供电,也可以在用电高峰时起到削峰作用。目前各地正在进行验证试验。

在氢气的制造、运输和储藏方面,日本从2013年度开始建设商用氢气站,2015年以四大城市圈为中心建成100个氢气站。用户允许的加气站距离大致为开车十分钟左右,因此四大城市圈100个氢气站是普及燃料电池汽车的最低配置。

燃料电池车能大幅降低碳排放

目前运输车辆的能源消耗占日本能源使用量的20%,几乎全部依赖石油。燃料电池车所用氢气的制造,目前基本上使用石脑油和天然气等化石燃料,未来将利用国外的褐煤和原油伴随天然气等能源,以及国内外的再生能源。运输行业将从依赖石油走向能源多元化,以提高能源安全。

燃料电池车普及至600万台(日本普通家用车的10%)时,汽车将减少9%的二氧化碳排放。即使考虑到利用石化原料制造氢气产生的二氧化碳,每年也将减少390万至760万吨二氧化碳排放量。 
 

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