多重優勢 愛馳甲醇制氫燃料電池系統

　　[汽車之家 技術] 在今年成都車展上，愛馳汽車的首款產品--愛馳U5(參數|詢價)亮相并公布了預售價格。不過今天，我們并不是來為大家介紹這款SUV的，而是來和大家聊聊愛馳汽車正在積極推進，并即將搭載在愛馳U5底盤上的甲醇重整制氫燃料電池系統。

　　2018年，我國原油對外依存度高達70%，天然氣對外依存度超過4成，通過多種能源動力技術路徑的對比和分析，愛馳汽車認為氫燃料電池是目前能夠完全擺脫石油依賴的選擇，其清潔度高、環境適應性好，燃料加注時間短，都是氫燃料電池系統的特點。但是氫燃料電池系統的缺點也很明顯，那就是成本高昂，安全性能不穩定，再加上基礎設施建設成本也非常昂貴，很難在短期內實現商業化的普及和應用。

　　今年3月，工信部等八部委聯合印發了《關于在部分地區開展甲醇汽車應用的指導意見》，將推動我國汽車工業由動力多元化向燃料多元化的轉變，就在近日于上海舉行的第二屆中國國際進口博覽會期間，愛馳汽車也帶來了目前已搭載于旗下電動跑車——Gumpert Nathalie，并即將搭載在愛馳U5底盤上的甲醇重整制氫燃料電池系統。

『Gumpert Nathalie在本屆進博會上國內首發』

　　我國能源結構以煤炭為主，其中40%以上是高硫劣質煤，不適宜直接用作發電或制造燃料，但可用于生產甲醇。甲醇的制造成本低，在充分燃燒的情況下只生成水和二氧化碳，無其他氮氧化物，這些都是甲醇內燃機的優勢所在。但甲醇的化學性質，比如對有色金屬有腐蝕性，對橡膠件也有溶脹作用，這些也都制約了甲醇內燃機的發展。另外也不能忘了甲醇內燃機的冷啟動問題，所以甲醇用于汽車也多以與汽油混合的形式。

　　 有朋友可能會覺得糊涂：不是注重氫燃料電池系統嗎？為何又牽扯到甲醇燃料上了？其實兩者并不矛盾。愛馳認為通過制造成本更低且環保的甲醇，而后再“制氫”，這樣的思路可以將兩種能源的優勢充分利用起來，并盡可能避免兩種能源的劣勢：甲醇便于儲存運輸，氫氣“即產即用”，系統無高溫高壓，運行更加安全可靠。

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　　愛馳的這套甲醇重整制氫燃料電池系統，集成了燃料電池電堆（Fuel Cell Stack）、甲醇重整器（Reformer）與能量管理系統（PMS）等模塊，甲醇水混合液在重整器內被轉化為富氫重整氣，重整氣進入燃料電池電堆后，其中的氫氣在陽極的催化劑表面形成質子和電子，質子透過質子膜，電子從外電路進入陰極，在陰極的催化劑表面，質子、電子與氧氣結合生成水蒸汽，流經外電路的電子形成電流，向外部供應電力。

　　目前，愛馳汽車能將甲醇水混合液重整為富氫重整氣的效率（也就是重整器的效率）做到超過90%，之后第二步，也就是將氫氣轉化為電能的效率（燃料電池效率）為60%左右，以甲醇高熱值計算，整套系統的甲醇轉換能效可達45%以上。

　　簡單舉例計算一下，通過這套甲醇重整制氫燃料電池系統，可將40L甲醇轉化為100kWh的電，以目前純電動汽車百公里20-25kWh的耗電量來算，40L的甲醇可以支持一臺車跑400-500km，1L甲醇的價格只有2元多一些，合下來每公里的“醇費”也就2角左右，價格優勢明顯。另外，加注甲醇與傳統燃油車加注燃油的差異不大，只需恰當改造加油站即可，據愛馳汽車給出的資料，甲醇加注站的改建費用僅7-15萬元人民幣。

　　所以相比傳統燃油車，甲醇重整制氫燃料電池車擁有更低的燃料使用成本，相比純電動汽車擁有更加便捷迅速的補能過程，而相比氫動力汽車，甲醇的儲能及運輸都要優于氫氣，甲醇加注站的建設或改建費用也遠低于加氫站。

　　同樣是在第二屆中國國際進口博覽會期間，愛馳汽車與山西高平市人民政府簽署了合作協議。未來愛馳汽車將在山西高平建設甲醇制氫燃料電池動力系統制造基地，雙方將共同發力甲醇氫燃料電池技術的產業化落地，進一步推進智能制造和能源經濟的發展。而就在半個多月前，愛馳與新疆克拉瑪依市政府還就甲醇新能源項目洽談，計劃共同推進甲醇制氫燃料電池動力系統研發制造項目落地。

　　說了這么多甲醇制氫燃料電池動力系統的優勢，咱們再來看看這套系統尚需完善的地方：由于通過甲醇制氫燃料電池動力系統將甲醇轉化為電能需要兩個步驟，也就是甲醇--氫氣--電能，所以整個系統相較燃油車及純電動汽車的動力系統更加復雜，如何能夠在一臺家用車上做好整套系統的布局、系統控制邏輯策略及重量控制，是需要解決的關鍵。

　　此外，因為甲醇制氫燃料電池動力系統所產生的氫氣“即產即用”，不會有額外的儲氫裝置，所以還需要一套控制系統來完成對甲醇轉換成氫氣，氫氣再轉化為電能的動態調控。

編輯點評：

　　車輛的電動化是未來的趨勢，但電能的來源方式，一定是多元化且可再生的。甲醇屬于煉油的副產物，生產技術已經非常成熟，當前我國已是全球最大的甲醇生產國，充分利用甲醇資源，也符合擺脫化石燃料依賴的國家戰略。愛馳汽車計劃將在明年推出搭載甲醇制氫燃料電池動力系統的樣車，隨后于2021年推出商用車，讓我們拭目以待。（圖/攝影 汽車之家 朱力神 文/汽車之家 周尤）

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