2023年9月25日,奔驰GenH2氢燃料电池重卡原型车完成了戴姆勒卡车#HydrogenRecordRun挑战。在单次加氢的情况下,奔驰GenH2达成了1047公里的满载续航里程,这证明了氢燃料电池卡车在未来长途运输中的实用性。
在欧洲各大氢燃料电池重卡车型中,奔驰GenH2可以说是最特殊的一款。目前,市面上大部分氢能重卡均采用压缩气态氢作为燃料。为了进一步降低氢能应用成本,提升氢能重卡续航里程,戴姆勒卡车与化学巨头林德Linde一起,共同推出了sLH2过冷液氢技术。
sLH2(subcooled Liquid Hydrogen)过冷液氢技术是一种处理液氢的新工艺。它采用全新开发的sLH2增压泵来对液氢进行加压,使其变成过冷液氢。这种工艺能让液氢变得更稳定,从而更易于进行运输。提升安全性的同时,能够将加氢过程中的能量损失降至最低。
GenH2排放水蒸气
戴姆勒卡车在氢能重卡的开发中更偏爱液氢,GenH2就是一个很好的例子。相较于传统的气态氢来说,液氢的能量密度要高得多。在同样的体积下,液氢重卡能够实现更长的续航里程,在奔驰的实测中,GenH2实现了单次加注1047公里的续航里程。它能够和柴油卡车一样,适应严苛的超长途运输需求。
成本是sLH2过冷液氢技术的突出优势。在目前的奔驰GenH2测试车型上,车辆于底盘左右各搭载了一个大尺寸液氢储罐,总共能够容纳80千克的液氢。与气态氢相比,液氢重卡无需采用昂贵的碳纤维缠绕储罐,车辆购置价格更低。同时,液氢储罐的重量比气态氢储罐要低出不少,这进一步优化了氢能重卡的功能性。
得益于超高的能量密度,sLH2过冷液氢的储运效率更高。在公路运输场景下,单车单次可运输的传统气态氢仅为400千克左右,绝大部分燃料都浪费在了运输车上。而对于液氢来说,其单车单次可运输的重量超过4吨以上,这大大降低了运输成本。
根据林德公司的计算来看,液态氢和气态氢各具备不同的优势。当氢气生产设施与加氢站之间的距离小于250公里时,压缩氢气是比较好的选择。而当这一距离大于250公里时,更稳定、能量密度更大的液态氢就成为了更优选。运量越大、运输距离越远,液态氢的储运优势就越发明显,而这也与未来液氢重卡的推广需求相契合。
过冷液氢加氢站结构图与相关参数
为了支持奔驰GenH2氢燃料电池重卡的开发和测试,戴姆勒与林德一起在莱茵河沃尔特建设了一座sLH2过冷液氢加氢站,这座加氢站离奔驰卡车沃尔特工厂不远。加氢站的储氢设施占地仅为50平方米,包含一个4吨的液氢储罐。加氢站可根据需要配备多台加注机,也可增设储罐,将液氢储量提升至8吨,满足更高需求。占地紧凑、设施简单是sLH2过冷液氢加氢站的优势,有助于基础设施建设,为氢能重卡运用提供有力支撑。
sLH2过冷液氢加注站
sLH2过冷液氢加注站具备高效率和高性能的优势。得益于林德工程开发的隔热液氢储罐,其隔热性能优秀,同时进行加压,sLH2过冷液氢在其中的保存过程更稳定,减少了液氢升温气化带来的能量损失。根据戴姆勒卡车数据,sLH2过冷液氢的储存耗电仅为0.05千瓦时/公斤,是传统气态氢的1/30。
针对加注过程的安全性和高效率,戴姆勒卡车与林德工程一起开发了全套加注设施。液氢软管极为柔软,同时隔热、绝缘性能强,保障了加注过程的安全性。此外,得益于sLH2过冷液氢技术及全系统的优秀保温性能,加注过程中的液氢气化约等于零。因此,加注系统采用单接口设计,结构更简单,无需考虑回流氢气的回收和储存。
sLH2过冷液氢的加注过程具备极高的安全性,各类防护设施的标准均与传统柴油加油站相当。-253℃的液氢能够以每小时400千克的高流量加注,提升加氢站运输效率。目前,奔驰GenH2采用80KG液氢储罐,加满液氢仅需10-15分钟。
顺应未来新能源重卡发展,戴姆勒和林德希望sLH2过冷液氢技术成为新标准。因此,sLH2过冷液氢技术相当开放,适应ISO国际标准体系,可供其他企业使用。戴姆勒和林德呼吁其他卡车制造商、基础设施公司及零部件公司应用sLH2过冷液氢技术,从而将这项技术普及至全球市场。
奔驰eCitaro Fuel Cell,采用丰田燃料电池作为增程器
针对未来商用车的发展,戴姆勒拿出了多种不同的解决方案。除了奔驰GenH2氢燃料电池重卡外,戴姆勒还推出了奔驰eActros 600纯电动长途重卡、奔驰eCitaro Fuel Cell氢燃料电池增程式城市客车等产品,并正在积极测试氢内燃机,推出了乌尼莫克WaVe氢内燃机车型。
戴姆勒还与沃尔沃一起合资成立了CellCentric公司,共同开发氢燃料电池。目前,沃尔沃FH氢燃料电池重卡与奔驰GenH2氢燃料电池重卡均采用CellCentric公司氢燃料电池组。在sLH2过冷液氢技术的加持之下,氢燃料电池卡车的实用性得到了保障。即便如此,高成本及稀少的基础设施,仍是制约氢燃料电池卡车发展的问题。
相信随着未来技术的发展,这些问题都将被逐步解决。根据戴姆勒卡车规划,GenH2氢能重卡将于本世纪下半叶大放异彩,引领新能源重卡发展。感谢您阅读本篇文章!还想看到更多有趣有料的商用车内容,别忘了关注我们哦!
文:heseaotter