内容源于 [论文:日本车用氢能的产业发展及支持政策]
日本是最早开始氢能研发的经济体之一,也是目前全球氢能开发和应用最全面的国家。日本原油消费的98% 集中在汽车燃油领域,车用氢能的应用会改变日本对于石油过度依赖的局面。其中燃料电池作为氢能产业链的重要组成部分,其技术突破和实际应用决定了车用氢能的发展。燃料电池车( Fuel Cell Vehicle,FCV),作为日本车用氢能的最终产品化形式。
一、日本制氢路线
根据日本氢能源发展战略,日本现有两种主要制氢路线: (1)是直接从国外进口氢气或本国公司海外制氢,以转移环境污染; (2)是通过国内的可再生能源发电,最终形成“零碳”的电解水制氢。实施海外制氢的首要目标就是建立国际供应链氢能供给体系。
总结来看,日本的主要制氢手段有3种,分别是火力电解水、可再生能源电解水和化石燃料提取,其中可再生能源电解水制氢法,减少碳排放最为明显,是未来技术发展的重要方向。
二、氢储存和运输路线
氢能的储运可以分为两部分:(1)从制氢站( 国内或海外) 运输至国内加氢站;(2)从加氢站输送至FCV 中。
从环节上来讲,存储要先于运输,运输是基于存储的后续环节。成本层面来看,管道运输造价低且效率高,跨国管道的建设难以实现。安全角度,则主要考虑FCV 车载储氢罐的实际承压能力。
气态氢一般使用管道运输,它具备低成本、高安全性的特点;压缩气态氢和液态氢需要先存储至相应的储氢罐中,再依据实际情况选择适合的交通载具进行运输。日本在跨国和长途运输中使用最多的是液态氢运输,液态氢运输是将氢气于零下253 摄氏度的低温下转化为液体形态,采用槽罐车进行运输。相对于高压气态运输,液态氢具有更高的体积能量密度,因而运输效率大幅度提升,且不存在安全隐患。但是氢气在液化过程中会有约33% 的能耗,同时在运输过程中具有极高的保温要求以防止液氢沸腾,因而成本高昂。
2020 年日本高压储氢的最新实验结果表明,日本氢气蓄能器设备的性能已大大提高,蓄能器容量由648升增加至2448升,最大压力为95MPa( 兆帕) ,达到日本最大注氢流量( 3 600 克/每分钟) ,可以以更稳定的压力和流量提供氢气。
三、主要燃料电池分类
四、加氢布局
2020 年10 月,日本加氢站新增至135 座,从加氢站的分布来看,日本加氢站主要围绕都市圈建立,并以首都圈为中心点向九州岛方向发散。据日本经济产业省统计,日本首都圈加氢站共有53 座,中京圈37 座,关西圈16 座,北九州圈13 座,北海道、福岛县、富山县等地区16 座。可以看出,主要的加氢站集中在日本中部和西北部,此处人口密集、经济较发达,而日本东北部加氢站发展相对滞后。
五、日本第三版《氢能燃料电池战略路线图》摘要
内容源于 [论文:日本车用氢能的产业发展及支持政策]