博世：燃料电池动力总成是零排放出行的未来

据国外媒体报道：电动汽车的发展速度越来越快，它是减少交通产生的二氧化碳排放的重要途径。但是，仅用动力电池驱动40吨重的重型卡车进行长距离行驶，其经济性如何？考虑到电池重量、较长的充电时间以及当今技术的局限性，动力电池电动系统并不是重型卡车的首选。

不过在不久的将来，即使是40吨级的卡车，也能以全电动模式行驶一千多公里。这其中的关键是博世燃料电池动力系统。当使用可再生能源生产的氢气作为动力时，这种动力系统可以实现货物和商品的气候中立运输。博世正朝着这个方向迈出第一步：开发燃料电池动力系统，重点是卡车应用，该公司计划在2022-2023年开始生产燃料电池重卡。一旦燃料电池动力系统在卡车上站稳脚跟，博世燃料电池动力系统将越来越多地应用于乘用车，理所当然地成为未来动力系统组合中不可或缺的一部分。

氢燃料电池技术构成未来出行的关键组成部分的七个原因如下：

1）气候中和（调和气候危机）

在燃料电池中，氢气与周围空气中的氧气反应。该反应释放的能量转换为电能，用于驱动。热量和纯水是反应的其他产物。而氢气是通过电解获得的，由可再生能源产生的电能使燃料电池动力总成完全不受气候影响。特别是对于大型、重型车辆，如果将生产、运行和处理过程中的二氧化碳排放量加在一起，燃料电池的碳足迹比单纯的动力电池系统要好很多。燃料电池汽车除了氢气罐之外，只需要一个小得多的电池进行中间缓冲储存。这就大大降低了它们在生产中的碳排放量。

2）潜在的应用

氢气具有很高的能量密度。一公斤氢气的能量相当于3.3升柴油的能量。一辆乘用车要行驶100公里，只需要1公斤左右；一辆40吨重的卡车则需要7公斤左右。与柴油或汽油一样，只需几分钟就能将空的储氢罐装满并继续行驶。在欧盟资助的H2Haul项目中，博世目前正与其他公司合作，建立一支小型燃料电池卡车车队，并将其投入道路。除了移动应用，博世还在开发采用固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的固定应用燃料电池堆。它们的一个预期用途是作为城市中的小型分布式发电站、数据中心和电动汽车的充电点。能源和钢铁行业也在计划利用氢气。

3）效率

动力总成的生态友好性和盈利能力的决定性因素之一是其效率。燃料电池汽车的效率比内燃机汽车高出约四分之一。采用换能制动系统可进一步提高效率。由于能源生产和能源需求在时间和地点上并不总是一致的，风能和太阳能发电厂的电力往往因为找不到消费者，无法储存而得不到利用，这就是氢气的用武之地。剩余的电力可以采用分散生产的方式，随时进行灵活的储存和运输。

4）成本

随着生产能力的扩大和可再生能源发电价格的下降，绿色氢气的成本将大大降低。由90多家国际公司组成的氢能委员会（Hydrogen Council）预计，许多氢气应用的成本将在未来十年内下降一半，使其与其他技术相比具有竞争力。博世目前正与初创公司Powercell合作开发燃料电池的核心—电堆，并使其为市场做好准备，随后将进行制造。

5） 基础设施

目前的加氢站网络并不能提供完整的覆盖范围，但欧洲约180座加氢站已经足以满足一些重要运输路线的需求。许多国家的公司都在合作推进扩张加氢网络，并且通常都得到国家补贴的支持。在德国，政治家们也认识到了氢在经济脱碳方面的重要作用，并将其纳入国家氢能战略。例如，到2020年底，H2 Mobility合资公司将在德国建造大约100个公共加氢站，而欧盟资助的H2 Hail项目不仅在卡车上，而且还在计划路线上所需的加氢站上开展工作。日本、中国和韩国也有全面的支持计划。

6） 安全

在汽车中使用气态氢是安全的，不会比其他汽车燃料或电池更危险。储氢罐不会增加爆炸风险。虽然氢气和氧气混合燃烧，二者的混合物超过一定的比例是爆炸性的。但氢比空气轻14倍，因此极易逃逸。例如，任何从汽车储氢罐中逸出的氢气，其上升速度都会超过它与环境中的氧气反应的速度。在2003年美国研究人员对一辆燃料电池汽车进行的火灾测试中，曾发生过闪电火灾，但很快又熄灭了，车辆基本没有受损。

7）时机

氢气生产是一个成熟的、技术简单的过程。这意味着它可以迅速提高产量，以满足更高的需求。此外，燃料电池现在已经达到了商业化和广泛使用的必要技术成熟度。根据氢能委员会的报告，只要有足够的投资和政治意愿，氢能经济可以在未来10年内具有竞争力。