內容源于 [論文:日本車用氫能的產業發展及支持政策]
日本是最早開始氫能研發的經濟體之一,也是目前全球氫能開發和應用最全面的國家。日本原油消費的98% 集中在汽車燃油領域,車用氫能的應用會改變日本對于石油過度依賴的局面。其中燃料電池作為氫能產業鏈的重要組成部分,其技術突破和實際應用決定了車用氫能的發展。燃料電池車( Fuel Cell Vehicle,FCV),作為日本車用氫能的最終產品化形式。
一、日本制氫路線
根據日本氫能源發展戰略,日本現有兩種主要制氫路線: (1)是直接從國外進口氫氣或本國公司海外制氫,以轉移環境污染; (2)是通過國內的可再生能源發電,最終形成“零碳”的電解水制氫。實施海外制氫的首要目標就是建立國際供應鏈氫能供給體系。
總結來看,日本的主要制氫手段有3種,分別是火力電解水、可再生能源電解水和化石燃料提取,其中可再生能源電解水制氫法,減少碳排放最為明顯,是未來技術發展的重要方向。
二、氫儲存和運輸路線
氫能的儲運可以分為兩部分:(1)從制氫站( 國內或海外) 運輸至國內加氫站;(2)從加氫站輸送至FCV 中。
從環節上來講,存儲要先于運輸,運輸是基于存儲的后續環節。成本層面來看,管道運輸造價低且效率高,跨國管道的建設難以實現。安全角度,則主要考慮FCV 車載儲氫罐的實際承壓能力。
氣態氫一般使用管道運輸,它具備低成本、高安全性的特點;壓縮氣態氫和液態氫需要先存儲至相應的儲氫罐中,再依據實際情況選擇適合的交通載具進行運輸。日本在跨國和長途運輸中使用最多的是液態氫運輸,液態氫運輸是將氫氣于零下253 攝氏度的低溫下轉化為液體形態,采用槽罐車進行運輸。相對于高壓氣態運輸,液態氫具有更高的體積能量密度,因而運輸效率大幅度提升,且不存在安全隱患。但是氫氣在液化過程中會有約33% 的能耗,同時在運輸過程中具有極高的保溫要求以防止液氫沸騰,因而成本高昂。
2020 年日本高壓儲氫的最新實驗結果表明,日本氫氣蓄能器設備的性能已大大提高,蓄能器容量由648升增加至2448升,最大壓力為95MPa( 兆帕) ,達到日本最大注氫流量( 3 600 克/每分鐘) ,可以以更穩定的壓力和流量提供氫氣。
三、主要燃料電池分類
四、加氫布局
2020 年10 月,日本加氫站新增至135 座,從加氫站的分布來看,日本加氫站主要圍繞都市圈建立,并以首都圈為中心點向九州島方向發散。據日本經濟產業省統計,日本首都圈加氫站共有53 座,中京圈37 座,關西圈16 座,北九州圈13 座,北海道、福島縣、富山縣等地區16 座。可以看出,主要的加氫站集中在日本中部和西北部,此處人口密集、經濟較發達,而日本東北部加氫站發展相對滯后。
五、日本第三版《氫能燃料電池戰略路線圖》摘要
內容源于 [論文:日本車用氫能的產業發展及支持政策]