TOTO等日本四家企业合力研发燃料电池

9月27日,全球最大规模陶瓷企业集团森村集团宣布,旗下的日本特殊陶业、TOTO、日本碍子、株式会社则武四家企业共同出资成立了新公司,将合力研发固体氧化物燃料电池(SOFC)。

四家企业的社长(图片来自yahoo.jp)

固体氧化物燃料电池(SOFC)通过使空气中的氧和氢等燃料发生反应来发电,有望应用于家庭或工业发电机。本次是森村集团旗下四家企业首度携手合作,并将整合各方自有技术来推动实用化。

新公司名为“森村SOFC科技”,于8月9日成立于日本爱知县小牧市,员工数预计为50~100人。出资比例为日本特殊陶业67%、TOTO20%、日本碍子8%、以及株式会社则武5%。据悉正式业务将于12月上旬启动。

SOFC环境负荷低,作为新一代技术备受关注。然而,存在量产困难的问题,且森村集团各企业的技术尚处于研究和试验阶段。因此,尚未确定商业化的时机及销售额目标。

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO50307560X20C19A9916M00/

丰田将向巴黎交付500辆氢燃料电池出租车

丰田公司负责电动化技术等业务的副总寺师茂树先生于9月18日公布,丰田计划于2020年底前向法国巴黎市交付500辆MIRAI氢燃料电池汽车,用于投入零排放氢动力出租车车队。丰田公司在扩大混合动力汽车及电动汽车等的商业用途外,也在积极开展氢燃料电池出租车的商用化。

丰田MIRAI氢燃料电池汽车(图片来自YAHOO.JP)

据悉,丰田公司欧洲子公司与法国工业燃气巨头液化空气等企业合资成立了HysetCo公司。该公司致力于以巴黎为中心提供氢燃料电池出租车服务。丰田向该公司供应氢燃料电池汽车,并在探索普及氢燃料电池车的可能性。

寺师茂树先生表示,丰田公司将于2020年发布搭载有全固态电池的交通工具。他同时还透露,丰田公司在考虑超小型电动车的租赁业务,这种超小型电动车比轻型汽车更小且方便老年人驾驶。

寺师茂树先生指出,针对电动化及自动驾驶等CASE大趋势以及各国日益严格的环保政策,当前尚有许多难题有待解决;并强调在汽车业界内外处理好竞争与合作的关系至关重要。

※注解

CASE:取自互联(Connected)、自动(Autonomous)、共享、(Sharing)、电动(Electric)的首字母缩写。

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO49941940Y9A910C1L91000/

台湾保来得 大力发展燃料电池新业务

台湾保来得股份有限公司是粉末冶金生产企业,主营汽车、家电、游戏机等中的机械零部件及小型精密马达的含油轴承。该公司于20世纪60年代在台湾创立并一直积极扩张海外市场。目前在台湾设有3家工厂、在海外以亚洲为中心设有8家工厂。

据悉,包括海外子公司在内的整个集团的销售总额约485亿日元,其中机械零部件占比约70%。粉末冶金的基本工序是将金属粉末混合,并固化成形,再进行烧结。与金属切削相比,其耐用性相当、但效率更高且可量产。

最近,该公司的小型精密马达用含油轴承业绩持续增长,达到了销售额的25%。小型精密马达广泛用于家电、个人电脑、智能手机、汽车电子装备等,轴承极大地影响马达的耐用性和安静性等。该公司的含油轴承与使用滚珠轴承的轴承相比,具有体积小、重量轻、可量产特点,从而带来成本优势。因轴承中渗透有油,所以也无需添加润滑油。

在汽车工业中,随着驱动马达及电动制动等的普及,小型精密马达的需求不断增加,与此同时轴承的生产量也持续增长。然而趋势正在变化,虽然每辆汽车的马达数量在增加,但全球汽车生产总量却在减少。青木茂夫社长说:“全球汽车市场低迷看不到未来,美中关系的恶化正在加速发展。”

因此该公司正在积极开展新支柱业务——燃料电池电极的支撑板。燃料电池电极的支撑板需要精细的不平整表面以允许气体通过,因此粉末冶金比刮削金属更容易制造。该公司大约10年前开始生产,自燃料电池在海外迅速发展以来,从2~3年前开始订单激增。

该公司具有坚毅的企业文化,菊池会长说:“接到很难的订单后会拼命地研发。即使不能马上盈利,也相信总有一天会以某种形式生存下去。”

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO49637510Q9A910C1L72000/

日本铁道总研 新型燃料电池混合动力列车研发成功

8月28日,日本铁道综合技术研究所(铁道总研)宣布完成新型燃料电池混合动力试验列车。

该列车是一种利用氢能实现节能、减轻环境负荷的铁路车辆。与使用轻油等化石燃料的传统列车不同,该列车利用了能减少温室气体排放的燃料电池作为动力源。

其原理是通过燃料电池及蓄电池的输出功率进行加减速时降低燃料电池的输出功率并通过制动时产生的再生电力为蓄电池充电。停车后通过提高燃料电池的输出功率为蓄电池充电。

自2008年以来,铁道总研试制配置燃料电池及蓄电池的混合动力列车的原型,并在所内的测试线路上进行了运行试验。据悉,燃料电池的能源转换效率比柴油发动机高出20%至25%。虽然当时已确认其作为铁路列车的基本性能,但因其搭载设备较大并且加速性能类似于传统列车,这曾是一大瓶颈。

本次完工的试验列车,通过燃料电池的高输出密度及冷却装置的分散式配置等使列车的输出功率提高了50%,每组燃料电池的体积减小了20%。据悉,通过使用碳化硅(SiC)元件和小型断路器,燃料电池的电力变换器的体积减少了45%。

燃料电池体积大幅缩小后可安装在座椅下方

目前该列车尚不能正式投入使用,但今后将在所内的测试线路上试运行,改进混合动力系统的控制方法,并继续研究和开发减轻燃料电池负荷的控制方式等。

参考日本报道原文:

https://response.jp/article/2019/08/28/325878.html

九州大学研发出沼气发电燃料电池 发电效率创历史新高

日本九州大学在越南开发了一种燃料电池,该燃料电池利用从食品废弃物中提炼的沼气发电,并实现了超60%的发电效率。如该技术能够投入实际使用,新兴国家将有望通过有效利用水产业及农业废弃物实现稳定供电。九州大学研究人员表示,今后将继续提高发电效率,并计划在越南城镇等地销售配备该燃料电池的相关设备。

利用养虾场废弃物发电(越南南部)

九州大学的白鸟祐介副教授项目组与日本燃料电池部件制造商Magnex公司合作研发了固体氧化物燃料电池(SOFC),并自2018年起一直在越南南部的槟知省开展SOFC示范试验。燃料电池发电用的沼气是由养虾场的淤泥及甘蔗渣等发酵而成。

九州大学研发的沼气发电燃料电池

通常沼气通过燃烧发电,沼气的化学能转化为动能,发电效率仅为20~30%。而SOFC采用的发电方式是从主要含有甲烷和二氧化碳的沼气中提取氢气并直接用于电极反应,因此发电效率很高。

通过堆叠电池组件提高了发电输出功率,且通过改良后杂质不会沉积在电池中。特别是发电效率创历史新高,可达62.5%。

SOFC试验场景(图片来自:JICA官网)

越南南部的养虾场产生大量淤泥并已造成河流污染。另一方面,随着经济的发展,用电需求不断攀升,构建不依赖火力发电的电力供应系统迫在眉睫。

此次实验研究得到了日本科学技术振兴机构等多方支持,白鸟副教授项目组将与越南国家大学等机构继续合作,并希望早日投入实际应用。

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO48553380U9A810C1LX0000/

日本高校研发出非接触式监测燃料电池内部电流分布技术

日本大分大学于8月2日公布研发出通过非接触方式监测燃料电池内部膜电极组件发电电流分布技术。并计划与多家研究机构开展合作,力争在几年内达到实用水平。

燃料电池是通过氢与氧结合而产生电的发电系统,在发电时只生成水,因此作为二氧化碳零排放的大容量电池备受期待。燃料电池种类有很多,例如固体氧化物型燃料电池、固体高分子型燃料电池等。其中,特别是固体高分子型燃料电池,因其具有快速起动、低温发电的特点,是当今开发电动汽车电源及家用电源的热门。

然而,固体高分子型燃料电池长时间使用后,膜电极组件(MEA:Membrane Electrode Assembly)发生劣化、发电效率降低。为了评估发电效率,则需要可实时监控MEA内发电电流分布的技术。但由于MEA处在燃料电池中央位置,因此难以通过将多个电流测定端子插入或配置于燃料电池内部来测定电流分布。

另一方面,由于燃料电池会产生直流电,所以发电时,在电池周围会产生与发电相对应的微弱的静磁场。因此,可通过在燃料电池周围以非接触方式配置多个磁场传感器来测定分布于电池周围的空间磁场。日本大分大学利用这些空间磁场分布,根据安培定律,研究出了通过解析逆问题获得燃料电池内部MEA内发电电流分布的方法。该方法需开发高速且高精度的磁场测量系统和逆问题解析算法,但其测定装置体积小且可通过非接触方式进行瞬时测定,因而能够在不停止燃料电池发电、运行的情况下掌握发电状况。

参考日本报道原文:https://www.mirai-kougaku.jp/explore/pages/190802.php

日韩贸易战 韩在燃料电池等领域受影响

日本将韩国从享受简化出口手续优惠待遇的“白名单国家”中剔除,出口韩国的各种商品将会放缓。韩国尤其担忧无法确保作为未来主力产业的燃料电池汽车(FCV)相关部件及材料的供应。

8月2日,韩国经济副总理兼企划财政部部长洪楠基在记者见面会上表示,将有159种品类会受影响,韩国政府将支持进口渠道的多样化及相关技术的研发。

韩国依赖日本生产高科技材料,尤其是碳纤维及作为电池主要部件的正极材料等。轻质高强度碳纤维应用于飞机及FCV储氢罐,而正极材料是FCV燃料电池不可或缺的材料。

韩国政府8月5日发布消息称,为了实现主要零部件和原材料的国产化,计划在7年内投资约7.8万亿韩元(约65亿美元)用于技术研发。目标是在5年内实现稳定供应,加强经济上的“自给自足”。

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGKKZO48163040S9A800C1EA5000/

日本最新氨燃料电池成功实现世界最大功率(1kW)发电

根据日本Mynavi Corporation 7月5日的报道,日本科学技术振兴机构(JST)宣布,京都大学、则武、IHI、日本触媒、丰田自动织机、三井化学、德山(以下统称:研究组)通过共同研究将氨作为直接燃料的燃料电池,成功实现了世界最大规模发电。

此次研发成功的1kW级SOFC电池堆外观(出自:JST官网)

注:SOFC为固体氧化物燃料电池英文缩写

富含氢的氨(NH3)作为候选能源载体备受关注。以氨为燃料发电时,仅排出水和氮,因此,排放的二氧化碳量小于使用碳氢化合物的燃料电池。

研究组本次成功研发的可大规模发电的将氨作为直接燃料的固体氧化物燃料电池的原理是:将作为发电燃料的氨直接供给附接到氧化锆电解质一侧的燃料电极,并将空气供给对侧的空气电极,从而在两电极间产生电力。

至此,已进行了小规模发电试验,而本次技术的特点在于堆叠了30个燃料电池单体,使温度分布最小且氨气可在各单体间均匀流动,因此,将氨直接供给接近实用规模的1kW级SOFC电池堆进行发电。

通过将氨直接供给电池堆进行发电,可获得与纯氢相当的良好发电特性,在1kW规模下燃料电池的直流发电效率高达到50%以上。采用1kW级评估系统成功稳定连续运行1000小时。

以氨为直接燃料的固体氧化物燃料电池原理(出自:JST官网)

另外,该研究组同时开发出了自热反应器和催化剂,将氨气与空气的混合气体供给蜂窝状催化剂以进行部分燃烧。已证明,在出口气体温度达到500℃时可实现130秒的快速启动。即使将由反应器生成的含氢的混合气体供给SOFC电池堆,也可实现1kW级发电。

1kW级 SOFC用自热式反应器(出自:JST官网)

研究组表示,未来氨燃料电池有望不依赖外部加热即可实现快速启动,并有计划生产运行用氨燃料的1kW级紧凑型成套设备。未来氨燃料电池有望作为分布式电源应用于商业发电等领域。

参考日本报道原文:https://news.mynavi.jp/article/20170705-a169/

三浦工业正式启动燃料电池业务

日本最大的专业锅炉生产商三浦工业宣布,将正式启动面向餐厅等商业应用的燃料电池业务。

该公司宣称,将于今年10月推出一款新型燃料电池系统,其为业界首次在发电核心装置中采用了金属部件的产品,其输出功率仅为4.2千瓦,与普通燃料电池相比具有更强的耐用性。该公司表示,通过引入这款能有效利用电力和废热的产品,有望每年节约80万日元“光热费”(※注),目标是5年内实现年销售1000台。

※注:光热费指电费、燃气、热供给等生产生活所需能源的费用。(参考:维基百科JP)

三浦工业将于10月发售的商用燃料电池系统

该商用燃料电池系统是通过从城市燃气中提取的氢与空气中的氧发生化学反应从而产生电力。利用发电时的热量还可供给热水。三浦工业自2017年起开始生产销售面向家庭及餐厅等的小型燃料电池系统,但销售业绩较小且未公布。通过今年10月发售此款新产品正式启动燃料电池业务。

该产品采用的是高发电效率的固体氧化物型燃料电池(SOFC)。在承担发电功能的“电池堆”核心装置中,采用了薄钢板状的金属板。由于“电池堆”需承受最高温度约达1000摄氏度的温度变化,如果是通常使用的陶瓷板,则须每年更换,替换成该金属板后使用10年也无需更换。

在产品研发上,三浦工业与英国燃料电池生产商Ceres Power合作。据三浦工业称,该产品是世界上第一款将金属板用于电池堆主要部件的商业化产品。而根据日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的规划,计划2030年左右实现该技术。现在三浦工业已领先并超前实现了产品商业化。

金属板由普通金属制成,因此可应对因需求增大的量产需求,同时有望削减生产成本。“电池堆”由Ceres Power制造,三浦工业进口后将在其松山市的工厂完成组装。

新产品输出功率为4.2千瓦,利用发电时的废热,每小时可供应80升热水。虽根据使用环境不同略有差异,但据悉引入该设备可节约20%“光热费”。

目前,该产品销售价格预计在1000万日元以上,但日本经济产业省及各地方自治团体建立了补贴制度,据说可在几年内收回设备投资成本。

据三浦工业推算,日本全国的餐厅、养老设施、健身房等约有15万户具有引入该产品的潜力,5年内日本境内市场规模将达到1万台,三浦工业有望实现市场占有率10%的销售目标,即5年内实现年销售1000台。

三浦工业在日本的竞争对手是京瓷。面对竞争环境,三浦工业制定了业务持续性计划(BCP)。除与天然气公司合作外,还将利用主营的锅炉产业营销网开展销售。另外,新产品还将配备自动运转功能,即使在突发灾害等导致停电后也可以继续发电。

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO47636230S9A720C1LA0000/

中国氢能产业连续发力

2019年6月27日,中国氢能联盟发布了《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》(以下简称为“白皮书”)。《白皮书》认为,中国是全球第一产氢大国,现有工业制氢产能为2500万吨。预计,到2030年中国氢气需求量将达到3500万吨;到2050年氢气需求量将接近6000万吨,相当于减排约7亿吨二氧化碳。其中,交通运输领域用氢2458万吨,相当于减少了约8357吨原油;工业领域用氢3370万吨、建筑及其他领域用氢110万吨。

出自:JETRO依据白皮书制作

6月28日,长三角氢能基础设施产业联盟(以下简称为产业联盟)在上海成立,并发布了《长三角氢能与燃料电池产业创新发展白皮书》(以下简称为“发展白皮书”)。根据《发展白皮书》的内容,长三角地区工业副产氢(注)位居全国首位,氢能相关企业实力雄厚。另外从氢能产业专利申请的地域分布上看,江苏省位居第2名,上海市位居第4名,浙江省位居第5名,安徽省位居第12名,长三角地区的专利数居全国首位。

产业联盟由上海石化、申能集团、新奥燃气、浦江气体、重塑科技、国金证券、上海市发展改革研究院等30余家氢能产业链企业、科研机构及金融机构共同成立。产业联盟将致力于成为长三角氢能基础设施综合解决方案的设计者和实施者,以推动长三角氢能产业“气-车-站-用”一体化发展。

7月5日,丰田汽车(中国)宣布向中国商用车制造商提供燃料电池组件。丰田公司表示,继4月向北汽集团旗下的北汽福田提供燃料电池组件后,将向中国一汽、苏州金龙、上海重塑提供燃料电池组件。希望通过加强与中国车企的合作扩大在内地市场的燃料电池商用车业务,为中国氢能社会的实现贡献力量。

注:工业副产氢是指在炼铁厂或化学工业等中作为副产物而产生的氢气。

参考日本报道原文:https://www.jetro.go.jp/biznews/2019/07/abd66491f00175e7.html