2030年日本氢燃料相关市场规模有望暴涨超50倍

2019年8月,富士经济发布了日本氢燃料相关市场的调查结果。2019年1月至4月富士经济对日本氢燃料、氢利用、氢运输、氢供应的相关机器设备进行了市场调查。

根据该调查,2030年日本氢燃料相关市场规模预计可达4085亿日元,是2018年的56倍。氢燃料、氢利用、氢运输、氢供应等领域将保持强劲,特别是氢燃料需求将显著增加。此外,以加氢站为主的氢供应需求有望增加。

富士经济预测,2030年日本氢燃料市场规模将达到1863亿日元,是2018年的372.6倍。目前,氢燃料主要用于FCV(燃料电池汽车);未来,氢燃料用于氢能发电领域的发展值得期待。据悉,日本正在开发大型氢能发电机,预计到2030年大型氢能发电系统已投入使用。

日本氢燃料相关市场规模 出自:富士经济

参考日本报道原文:

https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1908/27/news054.html

丰田工厂引进美国新型加氢站 挑战二氧化碳零排放

丰田公司在日本爱知县丰田市的元町工厂内引进了可现场制氢、压缩、储存、供氢的小型水解式制氢及填充装置SimpleFuel™,该装置由美国PDC Machines公司、Ivys能源解决方案公司和McPhy北美公司组成的技术创新联盟共同打造。丰田公司引进该设备旨在实现2015年宣布的“丰田环境挑战2050”环境目标之“挑战工厂二氧化碳零排放”。

SimpleFuel™小型加氢站及丰田FC叉车(丰田官网)

SimpleFuel™可实现从制氢到向燃料电池叉车(以下统称为“FC叉车”)加氢的一条龙工序——利用工厂内的太阳能发电,通过电解水进行低碳制氢后进行压缩或蓄压,然后向FC叉车加氢。SimpleFuel™日制氢量最多可达99Nm3/日(约8.8kg/日),可装满7~8台FC叉车。

SimpleFuel™内部构造(丰田公司提供)

丰田公司元町工厂在初次投入FC叉车时就同步配套了加氢站。预计今后氢气需求量将不断增加,通过引进SimpleFuel™小型加氢站,可应对氢气供给方面的需求,并实现元町工厂削减二氧化碳排放量的目标。

丰田公司为了减少工厂的二氧化碳排放量,计划将用FC叉车取代目前使用的发动机式叉车。元町工厂于2017年已投入使用了2台丰田自动织机公司生产的FC叉车,在2018年又加投了20台。今年,在日本环境省颁布的关于控制二氧化碳排放政策的相关补贴政策支持下,丰田元町工厂除引进SimpleFuel™小型加氢站外,再加投了50台FC叉车。

参考日本报道原文:

https://mag.executive.itmedia.co.jp/executive/articles/1907/02/news069.html

日本GS 投资800亿日元发展车载锂离子电池

日本杰士GS公司近日发布新中期经营计划,在未来3年里将在车载锂离子电池的增产及研发上投资800亿日元,用以提高混合动力车(HV)等环保车型及引擎的核心竞争力。同时将全力开发全固态电池等新一代电池。目标到2022年3月销售额达4600亿日元、营业利润280亿日元。

在车载锂离子电池制造设备上投资的480亿日元,将主要用于支持2020年3月底在匈牙利开工的新工厂及与三菱商事共同出资成立的子公司Lithium Energy Japan的发展。在松下等公司纷纷投资驱动马达的大型电池的局势下,GS公司选择了投资HV及引擎领域。该公司总经理表示“这是面向未来市场必要的投资”。

丰田发布燃料电池大型商用卡车 续航里程提高2倍

4月22日丰田北美部首次公开了搭载燃料电池动力传送系统的大型商用卡车。

这款FC大型商用卡车由丰田公司与美国卡车制造商Kenworth共同开发,预计2019年秋在美国洛杉矶港口投入使用并逐渐增加至10辆。该车将以洛杉矶港口为据点,在附近地区及港口周边等地区进行货物运输。

为确保该车型顺利投入使用,丰田公司自2017年开始实施行驶测试及完善。该车型以美国Kenworth公司的T680为基础,动力传送采用了丰田MIRAI的燃料电池系统,续航距离提高到平均每日运送距离的2倍约480公里。

丰田公司表示将分阶段实现减少500吨以上温室气体及0.72吨PM10、氮氧化物等有害物质的目标。

参考日本报道原文:http://uee.me/aUf76

全固态电池 日本主流厂商研发动向

全固态电池是决定电动汽车(EV)及IoT(物联网)普及的关键因素,如今技术研发竞争愈演愈烈。

全固态电池的原理与锂离子电池基本相同,最大的区别是电极间电解质是液体还是固体。锂离子电池采用了液体电解质具有可燃性,一旦破损有可能起火。相反,全固态电池采用固体电解质没有泄露的危险。另外固体电解质锂离子移动的速度快,因此能够缩短充电所需的时间。日本计划2020年中旬实现普及,目前正为实现量产开展各项技术研发。

作为动力源,高能锂离子电池每公斤的能源输出量为200∼250千瓦时,而全固态电池约为锂离子电池的2倍。另外,锂离子电池由于离子溶出到电解液中,反复充放电时性能将随之下降,而全固态电池离子不溶解,因此电池寿命更长。根据国际能源署(IEA)报道, 2017年全球销售的100万台以上的EV和插电式混合动力汽车(PHEV)几乎全部采用了锂离子电池,2020年中期开始全固态电池的采用率将升高。据富士经济预测,全固态电池的市场规模在2030年将达到3300亿日元,之后将急剧增加,到2035年全固态电池的市场规模将达到约2兆8千亿日元。

■全固态电池在宇宙、汽车、IoT领域的发展

预计全固态电池的实用将始于电子设备及传感器,FDK展示如半导体芯片一样大小的超小型筐体,该产品计划在2020年发售。

汽车厂商均进入技术研发白热化。丰田和松下将在2020年成立车载电池新公司,共享大容量锂离子电池和全固态电池技术。

全固态电池的应用领域不仅在地球上,日前也发展到宇宙领域。日本特殊陶业公司已将自主研发的全固态电池提供给日本太空公司ispace用于宇宙探索,该公司计划2021年发射月球探测器。日立造船也已开始全固态电池AS-LiB的样品供货,计划今年内将在大阪投产。据悉该电池在摄氏100度以上的高温下也能工作,适用于宇宙领域。

■全固态电池零部件开发竞争同样激烈

在全固态电池热潮下,电解质、正极材料、负极材料等主要材料生产企业也展开了激烈的技术竞争。三井金属在固体电解质、正极材料、负极材料的研发上均有涉猎。

固体电解质方面,三井金属公司在以硫磺、锂、磷等为原材料的电解质方面新研发了各原材料的烧结技术,目标不仅限于批量生产,预计将在2025年前后实用。日本有色金属资源及材料制造商JX金属在电解质开发方面已与东日本钛金属展开合作。日本第二大石油公司出光兴产公司与汽车厂商等进行技术研发合作,并已获得相关专利,计划2020年实用。

正极材料是锂离子电池发展的关键,目前正极材料的原材料大多采用钴等稀有金属。住友金属矿山公司将传统的正极材料应用到了全固态电池中。而住友化学正在开发新型正极材料,其中将不再使用稀有金属,取而代之的是镍或锰。

负极材料是保持电池充电状态的关键,大大左右着电池的容量。日本GSYUASA公司通过利用金属硅开发出了可实现约3倍能量密度的产品。

全固态电池领域日本领先于世界。日本新能源产业的技术综合开发机构(NEDO)是促进科技产品转化的军师,丰田、松下、旭化成等企业均在研发框架中。轻质大容量新型电池“空气电池”的研发竞争等新潮流不断涌现,全固态电池的商用化步伐正在不断扩大。

参考日本报道原文:http://rrd.me/edMqj

 

快讯:雅马哈发布新型燃料电池车

日本雅马哈发动机公司开发出了新款小型燃料电池车(FCV)的试制模型,型号为YG-M FC。据悉计划2019年4月18日起在日本石川县轮岛市进行试验。将在一周约3公里的市区路线以低速反复行驶来验证该车型的行驶性能及操作性。

雅马哈发动机公司开发的燃料电池车YG-M FC

图片来源:雅马哈发动机公司

该车型续航里程是同系电动车(EV)的4~5倍,据悉一次充电可行驶150~200公里。不但大大缩短了补给耗时、提高了车辆的稼动率,且相同距离下一辆FCV的成本比两辆EV还要低。

燃料电池系统通过后轮驱动行驶,该系统由雅马哈发电机公司与合作伙伴企业共同研发而成。车体后座下方安装有电动机、圆形氢气罐、FC电池组及驱动电池包。

图片来源:雅马哈发动机公司

包括司机在内可乘坐4人,车身长3370×宽1340×高1710毫米,车辆重量640公斤。这款小型车主要适用于机场、工厂、动物园等场地内。

雅马哈表示未来将接入多种移动性能到MaaS(移动服务)中,并已开始相关技术的研发。

参考日本报道原文:http://kks.me/bp7tt

燃料电池PK二次电池 发展中的共生与超越

燃料电池在日本主要应用于汽车领域,在国际上的应用更加广泛,已不断开发出在叉车、无人机、列车上的应用产品。全球企业不断开发燃料电池产品,快速占领市场的趋势引人关注。

■预测FC全球市场规模2030年是2018年的23倍

2019年1月富士经济公布了FC系统(燃料电池系统)的市场预测报告,据悉2030年的FC全球市场规模约是4.9万亿日元,约是2018年的23倍。若将补给氢能的基础设施市场包含在内,市场规模将更大。

FC系统全球市场规模预测(富士经济)

根据对燃料电池组不同技术市场前景的预测结果,固体高分子型燃料电池(PEFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)的市场规模在发展前期呈现出的状态基本相同,但后期的发展趋势将发生显著变化,据数据显示2030年PEFC的市场占有率将超过90%。

PEFC与SOFC市场前景对比(富士经济)

这看似乐观的市场预测果真如此吗?在此有必要对竞争技术——液态锂离子二次电池(后统称LIB)做到知己知彼方可避免盲从。

■FC对比LIB

据下表综合对比来看,燃料电池(后统称FC)的明显优势在于能量密度高、充电时间短、大容量化的成本低。

(1)重量能量密度方面,在考虑了燃烧效率的前提下,包括有电池组、高压罐、调节器等的FC系统的重量能量密度约是LIB的5倍以上。

(2)充电时间方面,FC具有强大优势。虽LIB可缩短充电时间,但会伴有发热、早期劣化、输送超高电压等副作用。充电时间的差异化影响在巴士、卡车等大型车上更加明显。FC卡车20分钟即可完成加氢补给,EV卡车即使使用快速充电系统(50KW),充电耗时至少在10小时以上,换成150KW,充电耗时也要3个半小时以上。据下图分析可知,续航距离越长EV卡车在开工率方面的差距越大。

长距离行驶对比

(3)大容量化的成本低,此优势在于续航里程越远成本越低。将FC电池组大型化时仅需加大氢气罐或增加数量即可。尽管FCV配备的氢气罐体积大,但因原材料多采用树脂或碳纤维,所以重量上有优势。氢本身的质量是 5kg(丰田FCV –MIRAI),即使将此数值乘以10倍,也比LIB电池包的重量轻很多。

■LIB对比FC

貌似完美的FC实际上也存在着不足:(4)短距离使用时电能利用效率低(5)负荷响应性低(6)难以进行高功率输出(7)补给基础设施少——现有加氢站数量明显不足。但乐观的是这些不足有望解决。

(4) FC的电能利用效率低,仅为LIB的一半。LIB可在充电后直接输出电能,而FC电能利用效率低的原因在于它的输出过程,首先需要将电力转换为氢、再将氢压缩或液化后搬运、使用时再由氢转换为电能。

FC与LIB电池组效率对比

(原图:由日经 xTECH根据英国Riversimple公司资料制作而成)

续航距离与效率的关系 (已考虑车辆重量等因素)

(原图:由日经 xTECH根据英国Riversimple公司资料加工而成)

为提高EV的续航距离而配置上大容量电池的话,因电池在搬运中会耗费较多电能,所以实际效率将低于FCV。这一点在无人机上体现得更明显,如果电池重量能量密度低,增加容量反而会使续航时间缩短。因此对长途汽车来说,(4)反而是FC的优势。

短距离运行时FC的效率低、(5)负荷响应性低、(6)难以进行高功率输出,也许不是马上就能解决的问题,但最近推出的很多FCV已通过搭载与小型EV同等或以上容量的LIB、双电层电容器解决了这些问题。因此近期的FCV实际为混合动力,使用LIB的目的在于弥补FC弱项。

(7)FCV补给设施少,在补给设施方面LIB存在明显优势。在用途上各有特点:LIB适用于短途汽车。FCV适用于长途大巴/卡车、无人机/飞机等。

EV与FCV用途特点

随着自动驾驶技术及移动服务“MaaS”的普及,未来FC在汽车上的使用依然将成为主流。顺应趋势,美国Plug Power公司已开始与本国大学科研团队合作共同研究为FCV自动供给氢能的机器人。

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参考日本报道原文:http://uee.me/aSFnP

世界首例低成本造氢技术成功 成本降低50%

氢能源能否普及的关键是降低成本。近日由日本JXTG能源、千代田化工建设、东京大学、澳洲昆士兰理工大学组建的共同研究组于2019年3月在澳大利亚联合宣布,世界首例低成本造氢的技术验证获得了成功。这次技术验证是东京大学主办的旨在构建氢供应链合作研究项目的一环。

此次技术验证于2018年12月5日至2019年3月14日在澳大利亚、日本进行。利用昆士兰理工大学的聚光型太阳能发电设备发电,通过有机氢化物电解合成法制造的MCH运送到日本后成功地获取了氢。

技术验证现场

氢作为新一代能源因燃烧时不排放CO2而备受关注。另一方面,为了实现普及整个氢供应链都需要降低成本。因此共同研究组以控制成本为目标,对可简化有机氢化物制造的工程进行了技术验证。

有机氢化物是一种可储存、可运输氢气的物质。因直接储藏和运输氢气时需要高压罐等,所以成本上一直存在课题。在此背景下,利用有机氢化物等适应常温常压的“氢载体”进行储存、运输氢气已成为研究方向。

【有机氢化物电解合成法】示意图

以往在储藏、运输氢气时需要将水电解产生的氢气储藏在罐中,再转换为甲基环己烷(MCH)进行运输。此次共同研究组的科研成果称为由水和甲苯直接制造的“有机氢化物电解合成法”。 与以往技术相比可大幅度简化制造MCH的工程、降低成本——可将制造MCH的相关设备费降低约50%。为使这项制造技术实用化,共同研究组将继续进一步技术开发。

以往技术与【有机氢化物电解合成法】成本对比

数值为制氢量6000Nm3/h时的设备费用

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参考日本报道原文:http://suo.im/4OOStp

比亚迪在日本发布新EV巴士 价格低于市场50倍

中国比亚迪(BYD)日本分公司今日宣布,将向日本市场投放新款小型电动巴士(EV巴士),在日本的小型巴士中这款车的续航里程将是最长的。目前比亚迪在日本供应了21辆电动巴士,未来5年内这款新型车的销售目标将达1000台。

新型车全长7米、车宽2米、车高3米。一次充电可运行3小时、续航里程可达200公里。这款车采用了一定程度上组装好的零件组“模块部件”,所以在维护时可像模块一样接合,轻而易举更换零件。在日本电动巴士售价一般在1亿日元左右(约611万RMB),如此高价一直是市场课题。据悉,比亚迪的新型车在日本的市场定价为税后1950万日元(约11.9万RMB),价格优势可见一斑。

BYD集团在世界50个国家和地区共交付了5万辆电动巴士。2015年日本在京都市投入使用电动巴士后,目前合计供应有21辆。日本汽车厂商方面,有计划在2020年东京奥运会时,由丰田公司供应3000辆燃料电池车(FCV)和EV等。随着世界范围内对二氧化碳(CO2)及排放气体环保规定日趋严格,汽车行业有必要采取相应的环保措施。但主要日本汽车厂商在开发EV公交方面持消极态度。

3月25日在东京举行的记者招待会上,BYD日本分公司副社长花田晋作表示:“社会老龄化下,使用公交的老年人不断增加,地方线路的巴士需求也在增加。BYD将以更便于采购的价格推进EV巴士普及”。

参考日本报道原文:http://rrd.me/edD8T