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甲醇燃料:完美的新能源解决方案

编辑:管理员   浏览:   日期:2019-06-14

汽车的新能源之路已经开始已久,其发展目标都是尽可能的采用环保、低碳、可再生的能源来取代不可再生的汽油和柴油,无论是目前主流的动力电池、发展中的氢燃料电池都是如此。除了这两者之外,还有一些企业大力推动甲醇燃料(指的并非是M10、M15,添加了一定比例甲醇的汽油或柴油,而是指M100这类纯液态甲醇)在汽车领域的应用,实际上国内对甲醇燃料在汽车上应用的研发已经悄无声息的发展了十来年,除了吉利的甲醇汽车之外,还有一些主张利用甲醇重整制氢解决燃料电池氢源问题的企业,如上海合既得、广东合即得等。


 

据报道甲醇燃料相当完美,不含硫、不排放颗粒物、可生物降解、燃料安全性高于LPG、汽油、柴油,制备过程绿色环保。那到底甲醇作为一种可再生能源,其可发展前景如何呢?


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甲醇经济


甲醇燃料的理念可以从一本书说起: 《跨越油气时代:甲醇经济》,由于诺贝尔化学奖得主乔治·A·奥拉在2006年提出这一理念。这书大概核心思想如下:



1.人类使用的能源是能量的转化过程;C,H元素是人类最熟悉也是存在量最大的2.这个转化过程的载体有很多,最好是液体3.由于甲醇能够很方便的由煤合成,而且是液体,它是石油耗尽后最好的能量载体。


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《甲醇指导意见》出台


3月19日,工信部等八个部委联合发布《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》(下称《甲醇指导意见》)。该意见明确提出:“实现车用燃料多元化,保障能源安全”,表明我国在能源领域的顶层设计日益清晰起来。

作为“红头文件”的《甲醇指导意见》已经出台,甲醇作为替代能源的战略成为中中国发展甲醇燃料替代石油战略,有望打破美俄油气垄断地位,最终改写世界能源格局。


中国原油对外依存度高达70%以上,而进口原油中有70%是由外国油轮承运到中国的,在巨大的能源危机之下,结合中国缺油、少气、但富煤的能源结构特征,发展煤制甲醇替代石油,可以实现能源自给自足,对于保障我国能源安全具有战略意义。

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甲醇燃料在汽车上应用有哪些优势?


1、液态甲醇的加注方式,同时也可以很好的兼容现有的加油站系统。这种平滑过渡的特性,肯定比起建设充电站、加氢站的普及率更容易提升。很多现有燃油车的优势,比如续航、加注燃料的便捷性等都得到了继承,同时又符合绿色环保的发展方向。



2、价格远低于汽油、柴油,具有大规模工业制备能力,而且原材料煤炭对于中国来说储量充足,可以降低对外能源依赖度。相比煤炭燃烧发电的直接排放和污染,煤炭合成甲醇的过程也是全封闭式的,可以将过程中的废弃物收集利用。


3、 甲醇燃料与氢燃料电池集成使用的水氢路线,具备能源转化灵活性,可以应用在电动车上,是比较好的氢能与燃料电池落地方案。国内水氢技术在汽车上的应用也取得了初步成果,而且其产业化也在推进中。对于一直希望在新能源汽车领域实现“弯道超车”的中国汽车工业来说,也同样是个机会。



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甲醇燃料在汽车上应用有哪些劣势?


1、由于甲醇燃料本身热值较低,所以内燃机对甲醇的消耗量要大于汽油柴油。吉利的某款甲醇燃料汽车,百公里大约需要消耗15升甲醇,要比同排量汽油机高不少。从成本角度讲,虽然甲醇消耗量大但单价很低,所以依然更便宜;真正问题是同样续航里程的甲醇汽车,需要装备比汽油车更大容积的“油箱”,一定程度上会影响空间表现。值得一提的是,水氢技术路线的解决方案并非是直接用内燃机消耗甲醇,而是利用甲醇现场制氢供给氢燃料电池发电来驱动电动机,该技术路线的的转换方式为纯电化学反应,转化效率、环保性等都要高于直接燃料甲醇


2、甲醇有一定腐蚀性、又是优良溶剂,需要对现有发动机的油封、缸壁部件进行特殊处理,否则会影响使用寿命。这一缺点目前还不确定是否已经解决,因为甲醇引擎处于技术快速迭代期。(水氢技术路线中甲醇的腐蚀性不会影响水氢机系统寿命


3、甲醇本身汽化潜热高,低温启动性较差,所以吉利目前在冰岛投放的测试车都是双油箱配置,除了50升的甲醇之外,还有10升的汽油,汽油主要负责的就是在低温情况的冷启动,待热机之后再切换成甲醇燃料。水氢技术在冷启动上有可行的解决方案


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小结


简单看完上述优缺点的话,确实从理论上来说,甲醇燃料非常适合在中国发展;优点非常明显,尤其是对于能源结构转化的角度,毕竟中国现在对于进口石油的依赖已经到了一个相当危险的地步;而缺点相对来说都没有那么致命,而且水氢技术路径可以完全避免这个问题。


另外还有一点,甲醇中仅含有1个碳原子,而汽油分子中含有6-11个碳原子,柴油分子中含有12-16个碳原子,这意味着甲醇的碳排最多为汽油、柴油的1/6;此外,二氧化碳是能源的重要组成部分,不是越多越好,也不是越少越好,平衡才是最好的。甲醇制备过程为“吸碳排氧”,而甲醇制氢的过程为“吸氧排碳”,从该角度上来看,水氢技术实现生态的闭环,维持了碳平衡。


 

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总结


我们所谓的“燃料”,根本属性上来说就是一种载体。为何石油如此方便,就是因为液态相对最容易运输,甲醇燃料天生占据的最有利的特性也正在于此

 

此外,甲醇还是终极清洁能源氢能的最佳介质,甲醇作为液体储存和运输的安全性和便捷性都是得天独厚的,其储氢重量密度高达12.5wt%,常温常压下的甲醇储氢要明显优于液化(多级压缩且冷却能耗巨大)、高压(安全性无法保证)和其他储氢技术。水氢技术作为一项甲醇制氢换电技术不失为一种高效的甲醇能源转换技术,有利于甲醇燃料的推广应用。

 

虽然甲醇燃料的理论和前景都非常可行,但一种新能源能否被接受,不仅仅是本身可能会遇到的技术困难,背后政策博弈、工业体系的支持同样重要,目前国家出台《甲醇指导意见》对于积极甲醇燃料的企业来说是利好的信息。无论如何,甲醇燃料是我国发展新能源汽车的一种可选方案。

 

编辑:小合
文章来源:萝卜报告 张寅
备注:本文信息仅供分享交流

 

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