专家讲堂||浅谈甲醇燃料电池汽车（上篇）：国际发展史

导语： 

　　2019年3月14日，工信部会同发改委、科技部、公安部、生态环境部、交通部、卫生健康委、市场监督总局，以工信部联节【2019】61号文件，正式下发了《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》。《指导意见》全面揭示和启动了我国甲醇汽车的推广应用，由此带动了我国工业领域动力燃烧和热力燃烧应用甲醇燃料的全面推进。3月19日，《指导意见》正式在工信部网站上公开发布，引起了行业和产业极大的关注，特别是《指导意见》中第五条指出的“鼓励和支持企业研发甲醇混合动力汽车、甲醇增程式电动汽车、甲醇燃料电池汽车产品。加快甲醇汽车科研成果转化及产业化应用”。可以说既是给新一代甲醇汽车的发展指出了方向，也是给甲醇汽车制造企业，乃至汽车行业提出了新的挑战。相信甲醇燃料动力燃烧技术的应用，甲醇燃料电池技术的应用，一定会有一个较大和较快的发展。 

　　《指导意见》下发后，由于我的工作性质原因，最近频率较高地接触到产业界对甲醇燃料电池汽车的一些疑虑和问题，特别是甲醇制氢技术、对燃料电池的要求、搭载整车应用等，还有一些已经在工信部、发改委和科技部组织甲醇汽车试点过程中已经解决的技术问题和回答过的认识问题。对此，我请上海博氢新能源科技有限公司董事长沈建跃博士撰写此文，从甲醇燃料电池汽车国际发展历程和中国发展现状两个视角，简要介绍一下甲醇燃料电池汽车的基础技术，与燃料电池汽车的关联性。 

　　沈建跃博士于上世纪八十年代开始从事燃料电池技术和产品的研发，并撰写《大变革：甲醇能源时代》一书。该书由《后油气时代 甲醇经济》作者&1994年诺贝尔化学奖得主George A. Olah作序。希望沈博士的文章能够解答关注甲醇燃料电池汽车发展的朋友们心中的疑虑，也期待着汽车产业决策者们能开始对甲醇燃料电池汽车有一个全新的认识。 

——工信部甲醇汽车试点工作专家组秘书长魏安力 

　　十七世纪六十年代的英国科学家波义耳首先在某些植物枝干干馏后的液体产物中发现甲醇，所以甲醇又称“木醇”，数百年来，人们通过“蒸馏木材”获得甲醇这种可以燃烧的液体，可以算是对生物质“清洁利用”的鼻祖。 

　　甲醇作为一种燃料，始于第二次世界大战后期，当时德国、日本、意大利等国家矿产资源严重匮乏，为了不受制于人，甲醇被作为汽油的替代品使用，在那时发挥了巨大的作用，当时的德国开发出的“超级油料”就是甲醇、汽油和添加剂制成的成品燃料，由于当时的技术无法规避甲醇对金属和橡胶件的腐蚀问题，德国将其用来充当火箭燃料。 

　　甲醇再一次作为燃料进入人们的视野是在上世纪七十年代，被视为替代燃料以应对原油价格的冲击。当时作为汽车行业的先锋，德国奔驰公司基于S级轿车平台开发出一款甲醇内燃机轿车。 

　　在经历过两代Necar燃料电池车的研发后，1997年奔驰公司推出了第一台以甲醇作为燃料的FCV，Necar 3，它通过甲醇水蒸气重整技术将甲醇重整，得到氢气并将氢气导入电堆发电，此过程中氢气即产即用。它配有38升的甲醇箱可以支持这辆A级车连续行驶300km以上。 

图1：使用甲醇作为燃料的Necar 3燃料电池汽车 

　　这款车的后座位置被用来放置甲醇重整装置，电堆被安置在底盘处。如下图： 

图2：使用甲醇作为燃料的Necar 3燃料电池汽车透视图   

　　最有跨时代意义的是2000年推出的Necar 5，这款车在Necar 3的基础上，在性能方面有着极大提升，尤其体现在“减体积”方面。电堆依旧被布置在底盘处，重整器、CO去除装置均被扁平化集成在车底，功率达到75kW，续驶在400公里以上。 

图3  Necar 5内部构造，具备高度的集成化的重整制氢系统 　  

　　2002年5月20日至6月4日，3辆Necar 5 从旧金山出发，横跨美国大陆抵达华盛顿，全程5000多公里，海拔从海平面到2600多米，这批车平均每行驶500多公里加注一次甲醇，历时14天，完成了测试。当时项目负责人Ferdinard Panik声称到2010年该款车型会量产，之后租给特定人群。 

　　除了奔驰（北美）公司，1996-2004年间，本田公司也在燃料电池领域就甲醇重整制氢做了相应的研究，并推出了相关车型。 

图4 日本本田公司的甲醇重整氢燃料电池车 　  

　　2017年4月，德国汉诺威展会上，丹麦SerEnergy公司推出一款基于纯电版的日产车型eV200，是在原纯电动车上用SerEnergy公司的5KW甲醇重整制氢燃料电池模块做增程改装，续航里程可达800公里。 

图5：丹麦SerEnergy公司改装的尼桑eV200，续航800公里 

　　该公司的甲醇燃料电池车的运行，促使丹麦建设了第一个甲醇加注站，这也是欧洲第一个甲醇加注站。 

　　甲醇在欧美和日本均属于化工产品，日常生活中人们和甲醇的关联度不高，对甲醇的接触和了解程度远不如中国。 

　　在中国，甲醇作为“燃料”，已经经历了多年的发动机研发和实车推广测试工作，甲醇供应链完备。 

　　从2010年起，甲醇重整制氢的技术开始逐步得到行业的关注，并从2014年开始逐步推出产品。 

　　作者：沈建跃 系上海博氢新能源科技有限公司董事长 

　　编辑：蒙轩