人類未來需要解決的一個問題與能源、全球變暖和化石燃料的枯竭有關(guān)。松下正在部署大量財(cái)政和技術(shù)資源，以改進(jìn)應(yīng)用于未來車輛和家庭的氫技術(shù)。在接受 EE Times Europe 采訪時，Panasonic Europe BV 董事長兼首席執(zhí)行官 Junichi Suzuki 和松下歐洲燃料電池負(fù)責(zé)人 Max Fujita 談到了幫助塑造和推動氫能社會及其氫能發(fā)展的計(jì)劃市場上的技術(shù)。

氫氣通過涉及氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量，該過程的唯一副產(chǎn)品是水。可再生氫清潔高效，是一種對環(huán)境零影響的能源。這就是松下繼續(xù)其幾十年前開始的氫研發(fā)的原因。

“脫碳是一個全球性問題，松下的理念是通過清潔能源為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。氫是有助于實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)的元素之一，”鈴木說。

“自 1999 年以來，我們一直在開發(fā)燃料電池。那時，我們提取氫氣，并從氫氣中使用化石燃料來發(fā)電和供熱。在日本，我們從 2009 年開始推出產(chǎn)品。我們已經(jīng)完成了超過 200，000 次安裝（日本的氫氣裝置總數(shù)為 360，000 次），使氫氣成為首選天然氣。我們正在與幾家歐洲公司合作，通過我們的氫燃料電池技術(shù)為零排放影響做出貢獻(xiàn)，這是我們未來幾年的目標(biāo)，”藤田說。

日本是第一個采用“基本氫戰(zhàn)略”的國家，現(xiàn)在希望成為“氫社會”。

氫能和可再生能源

氫n 是一種非常輕的氣體，因此它傾向于與其他原子結(jié)合，從而形成更復(fù)雜的分子。因此，要用作燃料，它必須通過化學(xué)過程“捕獲”。氫是宇宙中分布最廣的化學(xué)元素，可以在實(shí)現(xiàn)零凈排放以及風(fēng)能和地?zé)崮艿绕渌矫姘l(fā)揮重要作用。

清潔或低排放的氫氣可以通過可再生能源（綠色氫氣）的電解過程或通過化石來源（主要是天然氣）的精煉過程與碳捕獲和儲存（藍(lán)色氫氣）技術(shù)相結(jié)合來生產(chǎn)，該技術(shù)可以捕獲二氧化碳并儲存它在地質(zhì)遺址。在這兩種情況下，成本都遠(yuǎn)高于生產(chǎn)灰氫的成本。今天，90% 的灰氫都是生產(chǎn)出來的，它會產(chǎn)生二氧化碳，從而增加排放。越來越高性能技術(shù)的發(fā)展和可用可再生能源的增加可以降低綠色氫的成本并使其更適用。

松下路線圖

松下自 1999 年以來一直在開發(fā)家用燃料電池（微型熱電聯(lián)產(chǎn)/熱電聯(lián)產(chǎn)），并于 2009 年 5 月在日本推出了世界上第一個名為 ENE-FARM 的系統(tǒng)，使其商業(yè)化可用于在家中生產(chǎn)電力和熱水。在日本市場取得成功之后，松下現(xiàn)在打算將其業(yè)務(wù)擴(kuò)展到歐洲，而新的研發(fā)中心將成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵因素。目前在許多家庭和設(shè)施中使用的家用燃料電池有助于將清潔氫技術(shù)放在地圖上。松下正在開展多項(xiàng)在家中使用氫氣的舉措。

演講者強(qiáng)調(diào)了他們?nèi)绾问褂脤Ｓ泄獯呋瘎┘夹g(shù)和可再生太陽能開發(fā)新的制氫技術(shù)。“我們也在探索利用能源和環(huán)境新技術(shù)先鋒計(jì)劃的所有可能性，該計(jì)劃由日本新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織 （NEDO） 資助，旨在于 2030 年左右實(shí)施，”發(fā)言人說（圖 1 和圖 1 和2）。

圖 1：太陽能制氫裝置的工作原理。當(dāng)陽光照射到光催化劑上時，通過水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣（來源：松下）

圖 2：對氫氣生產(chǎn)、儲存和利用的整個價值鏈的全面研究（來源：松下）

松下的目標(biāo)是將氫氣送到您家門口，讓您能夠高效、低成本地生產(chǎn)能源。它還有助于未來氫燃料汽車服務(wù)站的發(fā)展。在日本山梨縣米倉山的“Yume Solar-kan Yamanashi”可再生能源試驗(yàn)場，正在測試多種解決方案。

微型 CHP 燃料電池通過大氣中的氧氣與從天然氣（甲烷、CH4）中提取的氫氣之間的化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電。作為該過程副產(chǎn)品產(chǎn)生的熱量也用于家庭取暖和熱水（圖 3）。

圖 3：燃料電池和氫燃料電池（來源：松下）

氫動力燃料電池的安裝將使清潔能源的生產(chǎn)成為可能。與使用傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電相比，像這樣的家庭氫燃料電池系統(tǒng)可以幫助減少全球變暖的原因。在日本，與由熱站和燃?xì)夤┡到y(tǒng)供電的家庭相比，由 ENE-FARM 燃料電池供電的家庭每年最多可減少 1.5 噸二氧化碳排放量。

該戰(zhàn)略主要旨在與競爭燃料（例如運(yùn)輸部門的汽油或發(fā)電的液化天然氣）實(shí)現(xiàn)成本平價，并涵蓋從生產(chǎn)到下游市場應(yīng)用的整個供應(yīng)鏈。

“例如，在日本，每個人都可以購買燃料電池汽車。但它非常昂貴，因此目標(biāo)是進(jìn)行一些模型更改，以降低成本，并通過高效的基礎(chǔ)設(shè)施提高效率和耐用性。”

2014 年，豐田推出了 Mirai，這是第一款依賴氫動力電池的氫動力商用車，不排放二氧化碳，可以快速充電。Mirai 的第二款車型將于 2020 年 12 月推出。

即使在日本，氫市場在經(jīng)濟(jì)上也不可行。發(fā)言人指出，目前幾乎所有的氫和燃料電池技術(shù)在很大程度上都依賴于公共資金。

松下和日本的整體戰(zhàn)略可能在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生積極影響，特別是有助于在國際能源貿(mào)易和商業(yè)合作中創(chuàng)造新的協(xié)同效應(yīng)。這些伙伴關(guān)系將是促進(jìn)發(fā)展和使技術(shù)更容易獲得的關(guān)鍵。

在汽車領(lǐng)域，多家公司于2017年成立了“Japan H2 Mobility （JHyM）”合資企業(yè)，以在政府補(bǔ)貼的幫助下加速在日本各地部署氫氣分銷商。截至 2018 年底，全球共有 12，900 輛燃料電池汽車，其中約四分之一由本田和豐田等日本公司生產(chǎn)。與混合動力汽車相比，日本政府的路線圖設(shè)想降低燃料電池汽車的價格溢價。

為提高大眾對氫能的接受度，2020年東京夏季奧運(yùn)會期間，燃料電池汽車也將作為官方交通工具。日本政府的另一個短期項(xiàng)目是氫列車。JR東日本宣布開發(fā)一種由燃料電池和鋰離子電池相結(jié)合的混合動力系統(tǒng)驅(qū)動的列車。

目前，用低碳能源生產(chǎn)氫氣是昂貴的：燃料電池、加氫站和電解槽都可以通過大眾經(jīng)濟(jì)來降低成本，并且需要發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施。

編輯：hfy