《日本汽车制造商协会将研究燃料电池汽车中的碳纤维回收》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-11-07
  • 日本汽车制造商协会(JAMA)将在今年下半年开始有关如何回收燃料电池汽车(FCV)中使用的CFRP(碳纤维增强塑料)的基础研究。

    这项研究旨在显示使用现有燃烧处理设备进行再循环的最新进展,并旨在了解阻燃碳纤维的燃烧机理。由于CFRP重量轻且具有高强度特性,因此预计将来会增加使用。 JAMA认为,应该立即采取措施为将来的报废汽车做准备,而售出的汽车数量仍然很少。因此,该协会决定建立一个研究系统。

    到目前为止,JAMA在对切割和钻孔废料进行处理以实现再利用之后,在具有电炉的设施中展示了热回收技术。这些示范展示了回收用于储氢罐的CFRP的方法。尽管存在一定的能量效应,但仍存在未燃烧碳纤维的问题。

    此外,该材料可以作为CFRP加工流程的一部分进行回收,但是,尽管JAMA具有技术技能,但很难使该工艺在经济上可行。该协会认识到,考虑到经济合理性,迫切需要首先建立热循环。

    考虑到这一点,该协会决定进行研究以了解碳纤维的基本燃烧特性。下半年将解决三个优先事项:1)组织问题并制定燃烧标准; 2)了解碳纤维的基本燃烧特性; 3)了解碳纤维复合材料中碱硅石的燃烧特性。 JAMA计划在明年第二季度开始CFRP燃烧示范测试。

相关报告
  • 《燃料电池汽车现强势回暖苗头》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2021-02-04
    • 中国汽车工业协会(以下简称“中汽协”)近日发布的最新数据显示,继11月份较前两个月稍涨后,2020年12月氢燃料电池汽车产销数据再次下跌,全年产销量同比大幅下降,与电动汽车产销量的强势增长形成鲜明对比。 2020年9月,财政部等五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,进一步明确“调整补贴方式,以奖代补,开展燃料电池汽车示范应用”。业内普遍认为,随着政策支持和示范城市群的逐步明确,产业将在2021年迎来产销量大幅增加的拐点。 2020年产销数据不佳 中汽协数据显示,去年12月燃料电池汽车产销分别完成264辆和229辆,同比分别下降81.3%和83.7%,去年全年燃料电池汽车产销分别完成1199辆和1177辆,同比分别下降57.5%和56.8%。 去年4月,政府明确将推出“以奖代补”政策后,在技术要求、运营要求、补贴车型等不明确的情况下,企业与地方政府普遍倾向于先等待具体补贴政策出台,再据此调整生产计划,加上年初新冠肺炎疫情的冲击,导致去年前10个月氢燃料电池汽车产销量大幅下滑。 但事实上,9月补贴政策正式出台后,氢燃料电池汽车产销量却并未迎来预期中的大幅增长,9月和10月的产销量甚至未能破百。 对此,一位不愿具名的行业人士指出:“各地政府和企业积极准备示范城市申报方案,并在最终示范城市群确定之前都不会进行大规模生产采购。因此对于绝大多数城市而言,明确其成为示范城市时,才是氢燃料电池汽车产销量大幅增加的节点。” 成本下降将引领产业发展 有业内分析认为,要实现氢燃料电池汽车的高质量发展,需要车辆购置成本及运营环节成本的下降。换言之,车辆除了满足示范要求外,还要在经济性上有竞争力,才能与燃油车、纯电动汽车比肩。 中国汽车技术研究中心高级工程师张长令表示:“整车成本中,燃料电池系统占比较高,燃料电池电堆作为系统的核心部件,更是降成本的关键所在。为有效降低成本,国内燃料电池电堆企业要具备规模化、批量化的生产线,以及与批量化生产相适应的生产工艺等能力。面对即将来临的燃料电池汽车量产需求,电堆企业做到完善批量化生产工艺尤为关键;此外,还应不断提升电堆的技术水平,通过提高燃料电池功率密度和燃料电池电堆寿命,开发高性能电堆产品,进一步实现电堆成本的降低。” “氢燃料电池汽车产业的降成本问题,归根结底是要依靠规模化的燃料电池汽车示范运营和大规模商业化应用的带动。同时,燃料电池电堆及系统企业还应结合燃料电池汽车商业化推广及整车产品需求,加强技术创新和产品创新。”张长令表示。 “值得注意的是,2020年以来,我国燃料电池技术自主化及产品国产化取得显著进展。其中,一批燃料电池及核心材料、关键部件企业加强攻关,曾经的‘卡脖子’技术和产品已被逐渐掌握;同时,膜电极、碳纤维等技术国产化进程提速,将带来燃料电池成本显著下降。在车载氢系统方面,储氢瓶已实现批量化生产,更大规模的生产线也完成建立,车载储氢瓶价格持续下降。”张长令表示。 今年销量有望创新高 业内普遍认为,2021年,氢燃料电池汽车产业的发展前景较为乐观。 记者了解到,去年9月的燃料电池汽车示范推广政策落地,稳定了全行业和地方政府的信心,整车企业及燃料电池、加氢站、氢气企业在政策导向的基础上,逐渐明确了未来氢燃料电池汽车产业整体规划与发展方向。 同时,针对批量化百辆级以上的燃料电池汽车生产,整车企业、系统电堆等企业间也已实现较好的协调,示范城市群明确后将逐步开展生产与应用。 数据显示,截至2020年12月底,我国已累计建成118座加氢站。对此,张长令表示,此前,由于加氢站建设流程长、数量不足等原因,常常出现“车等站”的情况,制约了氢燃料电池汽车的规模化应用。如今加氢站的加速建设为氢燃料电池汽车的规模化示范提供了有力支撑。 “地方政府是燃料电池汽车示范推广的主体。”张长令直言。目前,随着地方政府的示范目标更为明确,各地政策体系进一步完善,氢燃料电池汽车的示范推广环境将迎来进一步优化。 “2021年氢燃料电池汽车产销量将迎来逆势增长,并有望达到历史最高水平。此外,投入示范运行的燃料电池汽车车型比例也将发生变化,原来的推广侧重燃料电池城市公交车和燃料电池物流车,而今年燃料电池城际客车和中重卡的推广比例将会提升。”张长令称。
  • 《氢燃料电池汽车亟待碳中和助推发力》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2021-03-19
    • 在新能源汽车多种技术路线图中,氢燃料电池汽车的发展是滞后的。目前,全球销售的新能源汽车中,仅1%左右为氢燃料电池汽车。业界预计,随着各国对碳中和目标的推进,以及多国支持氢能源发展政策的实施,氢燃料电池汽车的发展环境有望得到改善,发展速度将加快。 市场依然狭小 中国汽车工业协会提供的香橙会研究院报告显示,2020年,全球共销售氢燃料电池汽车9006辆,同比下滑9.1%。韩国成为当年全球最大的氢燃料电池汽车销售市场,销量达5823辆,同比增长39%,占当年全球销量的65%。中国的氢燃料电池汽车销售同比减少57%,但仍以1177辆的销量位居第二。 截至2020年底,全球氢燃料电池汽车保有量突破30000辆,达到32535辆,较上一年度增加38%,氢燃料电池汽车市场主要分布在欧洲、美国、日本、韩国和中国。其中,韩国氢燃料电池汽车保有量从2019年的5083辆跃升至10906辆,位居世界第一,成为全球唯一氢燃料电池汽车保有量超过10000辆的国家。美国和中国的氢燃料电池汽车保有量分列第二和第三位。 日韩在氢燃料电池汽车领域暂时领先。丰田Mirai和现代NEXO占据市场绝对主导地位。日本丰田的氢燃料电池汽车研发起步较早;韩国现代NEXO为后起之秀,2018年开始上市销售,2019年的销量超过Mirai。 现代NEXO的崛起使韩国近年的氢燃料电池汽车销量大增,NEXO近三年全球销量复合增长率高达92.61%,2020年全球销量为6781辆,90%在韩国本土销售。 日本是以往氢燃料电池汽车的主要产销国。日本氢燃料电池汽车本地市场保有量主要由丰田Mirai和本田Clarity,以及小部分进口车组成,其中丰田Mirai占比达94%。2015年,丰田Mirai一代车型正式量产,2017年销量达到峰值,2018年至2020年销量呈现逐年平稳下滑趋势。其中,海外市场销量下滑速度超过本土市场。2020年,本田Clarity的本土销量大幅萎缩,从2019年的110辆直接缩减到8辆。2020年,丰田Mirai的销量主要分布在日本本土、欧洲和美国。 目前,欧美市场的氢燃料电池汽车主要依靠进口。氢云链数据库显示,截至2020年末,美国市场累计销售氢燃料电池汽车8931辆。其中,2018年销售2368辆,达到近年高点;2020年销售937辆,较2019年下滑55%。截至2020年底,欧洲地区累计销售氢燃料电池汽车1556辆,其中2020年销量为667辆。 美国加州燃料电池合作伙伴组织(CaFCP)公布的数据显示,美国的燃料电池汽车市场陷于停滞状态,自2017年以后,美国燃料电池汽车的销量再未出现过大幅增长,2019年甚至出现了12%的下滑。 瓶颈亟须破解 业界普遍看好氢能产业发展前景,但是囿于开发成本高、技术复杂、资金短缺等因素,相关产业的大规模商业化仍有很长的路要走。 氢能源制备的技术水平高、制作工艺繁琐复杂、对材料要求高,所以生产成本非常高昂,加上许多国家尚未出台补贴措施,导致氢燃料电池汽车价格过高。但是,氢燃料电池汽车的利润并不高,甚至还有可能亏本。 能源署报告显示,“绿氢”(电解氢)价格为3.5至5欧元/公斤,远高于通过化石燃料制成的高碳“灰氢”(1.5欧元/公斤)的价格。未来一段时间,“绿氢”市场仍将处于竞争力较弱的阶段,需要长期扶持。据保守估算,全球氢能行业实现有效扩张,即到2050年实现氢能供给全球24%的能源需求,则需要约11万亿美元的相关投资。 目前,水电解制造氢能的效率非常低,会消耗很多电能。相关研究显示,水电解出氢能的过程、剩余氢能在注入加氢站的过程中会损失近半电能。 《世界报》经济专栏作家菲利普·埃斯康德表示,目前,氢燃料电池汽车的生产成本远高于纯电动新能源汽车。因此,氢能源技术至少需要10年时间才能成熟起来,这对参与企业来说还是存在风险的。另外,法德等欧盟国家仍未制定统一标准,也将进一步放缓相关项目的推进。 《中央日报》认为,氢燃料电池汽车产业发展面临加氢站不足等诸多制约因素,仍需要大量建设生产、储存设备等基础设施。韩国氢及新能源学会名誉会长安国荣表示,政府在大力普及氢燃料电池汽车的同时,还应对其安全性进行普及,从而提升民众对氢燃料能源的接受程度。 业界十分看好氢能源的发展潜力,但无论是大幅度降低成本还是核心技术的突破,都需要更大力度的政策支持及国家间合作。 发展有望加速 氢燃料电池汽车发展过程中存在的诸多问题,使得这一市场发展缓慢。但是,近年来不少国家的政府及企业开始更为关注氢能利用和氢燃料电池汽车的发展。 2月2日,液化空气集团、英美资源集团、康明斯公司、现代、林德、壳牌和丰田等11家公司宣布组建Hydrogen Forward联盟,成员企业分布在从源头到服务的氢能价值链环节。该联盟将在美国进行大量投资,并积极推动特定氢能项目建设,致力于氢能技术解决方案的采用和相关基础设施建设。 但是,目前美国仍然缺乏国家级氢能战略的统筹部署,美国东西部对氢燃料电池汽车的发展也持不同态度。 德国和法国在推进氢燃料电池汽车发展方面则较为积极。德国在欧洲氢燃料电池领域拥有的专利最多。法国拥有160个氢能源项目,波城、欧塞尔等城市已开通氢能源公交线路,巴黎的氢燃料电池出租车今年年底将超过600辆。 欧洲的汽车企业也在积极拥抱氢能源,包括雷诺、佛吉亚和米其林在内的整车厂商和零部件供应商,均在布局氢能和燃料电池技术领域。 受益于2019年公布的《氢能经济发展路线图》,韩国氢燃料电池汽车产业2020年异军突起。根据规划,到2025年,韩国将打造氢燃料电池汽车年产量10万辆的生产体系;到2040年,氢燃料电池汽车累计产量将增至620万辆,氢燃料电池公交车力争达到4万辆,氢燃料电池汽车充电站增至1200个。 日本着眼于燃料电池、氢供应链和电解技术领域,确定了车载用燃料电池、定置用燃料电池、大规模制氢、水制氢等十个项目作为优先领域,并通过互相合作促进技术研究与开发。日本政府计划2025年前后,将氢燃料电池汽车与混合动力车的价格差距缩小到70万日元。日本政府还将东京奥运会作为推动实现氢能社会的重要契机,将氢气作为火炬台和火炬燃料,还在奥运村周围设立加氢站,奥运会期间24小时为相关车辆提供加氢服务。东京奥运会赞助商丰田汽车公司计划提供约500辆氢燃料电池汽车作为官方用车。 在亚洲的企业层面,日韩汽车企业形成竞争态势。2020年末丰田Mirai二代正式上市,希望借此夺回全球乘用车市场销量第一的宝座。丰田表示,在优化燃料电池系统性能和氢气储存容量的情况下,新一代Mirai续航里程增加30%,达到650公里。韩国现代汽车则表示,计划在十年内出售多达70万辆的NEXO车型。 在欧洲,宝马公司正在开发X5的氢燃料版本。宝马氢燃料电池SUV-iHydrogen NEXT将于2022年进行小规模生产,正式量产时间为2025年,其燃料加注时间和续航里程与传统燃油车接近。去年,戴姆勒宣布停止研发氢燃料电池版梅赛德斯-奔驰GLC车型,未来将把重点放在与沃尔沃联合打造的氢燃料电池卡车和厢式货车上。不过,大众汽车一直对氢燃料电池汽车持怀疑态度,并且不打算进入氢燃料电池汽车细分市场。2020年,英国的捷豹路虎公布了宙斯计划,开发以燃料电池为动力的大型车辆,并将首先推出可驾驶的氢燃料电池概念车。 能源与资源研究所(TERI)的报告显示,到2030年,绿氢的成本将降低50%以上,氢燃料电池汽车发展将迎来利好。此外,加氢站的建设也在推进中。据报道,2020年,全球新增加氢站107座,创下历史最高纪录。其中,欧洲29座,亚洲72座,北美洲6座。2021年,全球加氢站增加了7座,另外还有225座加氢站正在计划投建。