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2024.12.26

將廢棄氫能轉(zhuǎn)化為寶貴資源 加速擴(kuò)大朋友圈:
超級(jí)耐力賽最終決賽富士站

目錄

? 用好“曾被廢棄的氫能”
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11月17日,超級(jí)耐力賽2024的最后一場(chǎng)決賽在富士國(guó)際賽車場(chǎng)(靜岡縣小山町)舉行。

由于比賽出現(xiàn)了2次紅旗,4小時(shí)的賽程中將近一半的時(shí)間都處于被迫中斷狀態(tài)。無(wú)疑,對(duì)于車手們來(lái)說(shuō)這場(chǎng)決賽頗具挑戰(zhàn)與艱辛。但即便如此,ROOKIE Racing車隊(duì)的1號(hào)車,中升ROOKIE AMG GT3(鵜飼龍?zhí)?朱利亞諾·阿萊西(Giuliano Alesi)/蒲生尚彌/片岡龍也)仍然奪得了綜合冠軍!扭轉(zhuǎn)了排名第3位的不利開局,成功衛(wèi)冕冠軍。

攝影:三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY。

而32號(hào)車“液態(tài)氫COROLLA”O(jiān)RC ROOKIE GR Corolla H2 concept,自5月的富士24小時(shí)耐力賽開始,采用了高體積效率的橢圓儲(chǔ)氫罐和提升耐久性的液態(tài)氫增壓泵。

在這場(chǎng)艱苦的比賽中,盡管由于賽事中斷等問(wèn)題未能實(shí)現(xiàn)車隊(duì)最初設(shè)定的“停站3次”目標(biāo),卻達(dá)成了本賽季中的首次跑完全程成就。而且隨著續(xù)航里程的提高,液態(tài)氫COROLLA還實(shí)現(xiàn)了與燃油車相同的2次停站,直至比賽結(jié)束。

攝影:三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY。

雖然2024年賽季已落幕,但研發(fā)工作并未停歇。以不斷進(jìn)步為目標(biāo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì),在比賽期間還宣布了招募新伙伴的消息。

GR車輛研發(fā)部 伊東直昭主查(氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目總監(jiān))

2021年和2022年,我們決定使用氣態(tài)氫,在比賽中鍛煉氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和車型。短短的兩年內(nèi),便使氣態(tài)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)汽車性能發(fā)展到了堪比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的程度。

從2023年開始,我們又將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向了氫能搭載技術(shù),為實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程的延長(zhǎng),開始轉(zhuǎn)而采用液態(tài)氫。

我認(rèn)為2023年和2024年,是鞏固儲(chǔ)氫罐和增壓泵等液態(tài)氫技術(shù)基礎(chǔ)的研發(fā)“前半階段”。

今后,面對(duì)研發(fā)挑戰(zhàn)即將步入“后半階段”,技術(shù)難度將進(jìn)一步提升。因此,我們希望能集合日本全國(guó)的技術(shù)力量,期待更多志同道合的伙伴的加入。

Morizo車手,即豐田章男會(huì)長(zhǎng)曾明確表示過(guò)自己的主張:“汽車運(yùn)動(dòng)好比是一個(gè)公開的實(shí)驗(yàn)室”“推動(dòng)實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)落地需要降低參與門檻”。

為改變?nèi)藗儗?duì)“氫易爆炸”這一刻板印象,他親自手握方向盤駕駛氫燃料COROLLA汽車參賽,致力于“擴(kuò)大朋友圈”的宣傳工作。

本期豐田時(shí)報(bào),將聚焦研發(fā)團(tuán)隊(duì)面向下個(gè)賽季,通過(guò)“擴(kuò)大朋友圈”整合了哪些技術(shù),并詳細(xì)介紹研發(fā)項(xiàng)目的未來(lái)藍(lán)圖。

用好“曾被廢棄的氫能”

正如此前我們多次介紹的,液態(tài)氫COROLLA采用的燃料是-253°C的超低溫液態(tài)氫。它在一個(gè)具有真空雙層結(jié)構(gòu),即“保溫瓶結(jié)構(gòu)”的氫儲(chǔ)存罐中保溫,以此維持其液態(tài)的狀態(tài)。

然而,液態(tài)氫增壓泵等連通氫儲(chǔ)存罐的各個(gè)零件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致液態(tài)氫逐漸蒸發(fā),形成“蒸發(fā)氣體(氫氣)”。

在行駛過(guò)程中,氫儲(chǔ)存罐里的燃料溫度會(huì)增加,導(dǎo)致蒸發(fā)氣體越來(lái)越多。迄今為止,我們一直選擇采用安全的方法來(lái)處理這些氣體,例如使用催化劑將其轉(zhuǎn)化為水,但這樣做會(huì)減少作為燃料的氫能,造成能源浪費(fèi)。

在伊藤主查所描述的“后半階段”中,工作人員將研究如何減少蒸發(fā)氣體,并利用和處理好它。

與此同時(shí),公司決定召集在“利用”和“處理”技術(shù)方面具有優(yōu)勢(shì)的同伴。

上圖為“利用”和“處理”蒸發(fā)氣體的技術(shù)。①、②部分利用氫能,而剩余的氫能將得到處理。

【利用技術(shù)】①通過(guò)自生增壓器壓縮燃料

自生增壓器是一種無(wú)需使用電力或其他能源即可為燃料增壓的裝置。在蒸發(fā)氣體的狀態(tài)下,壓力很低,發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法直接使用該氫能。

研發(fā)人員的目的是將這些氫能再次變?yōu)槿剂?,因此他們通過(guò)自生增壓器將壓力提高2至4倍,以此作為輔助。

目前世界上還沒有可以安裝在汽車上的氫能用自生增壓器,但針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的挑戰(zhàn)已經(jīng)開始。

上圖為自生增壓器。左側(cè)儀表盤上顯示的壓力是增壓后的壓力,右側(cè)顯示的是增壓前的壓力。

【利用技術(shù)】②通過(guò)燃料電池堆發(fā)電

與諸如MIRAI等FCEV(氫燃料電池車)所使用的大型燃料電池堆不同,現(xiàn)在工作人員正在研發(fā)小型輕量化的燃料電池堆。

自生增壓器中無(wú)法使用的蒸發(fā)氣體與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而產(chǎn)生電能。

他們的想法是將其用作輸送液態(tài)氫增壓泵的能源,從而提高車輛整體的能源效率。

上圖為小型燃料電池堆。它不是車輛行駛的直接動(dòng)力,而是用于驅(qū)動(dòng)增壓泵和其他與液能有關(guān)的裝置。

【處理技術(shù)】③利用催化劑轉(zhuǎn)化為水蒸氣

自生增壓器和燃料電池堆未使用完的剩余氫會(huì)通過(guò)催化劑轉(zhuǎn)化為水蒸氣,并安全地排放到車外。

催化劑。雖然傳統(tǒng)汽車也已經(jīng)配備,但仍在追求進(jìn)一步的改進(jìn)。

通過(guò)加快這三項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)速度,力爭(zhēng)在下個(gè)賽季將其投入賽事,為此,必須擴(kuò)大朋友圈。

此外,關(guān)于先前未進(jìn)行說(shuō)明的減少蒸發(fā)氣體的解決方法,是在2023年5月公布的“超導(dǎo)技術(shù)”。

超導(dǎo)是指在極低溫環(huán)境下電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。目前,如果能將安裝在儲(chǔ)氫罐外部的泵驅(qū)動(dòng)部分和電機(jī)主體置于零下253℃的儲(chǔ)氫罐內(nèi)部,由于電阻的消失,就可以用比現(xiàn)在更小、更輕的電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵運(yùn)行。

據(jù)稱,該方法還可以消除貫穿儲(chǔ)氫罐的熱量傳入路徑,有望將蒸發(fā)氣體減半。

這項(xiàng)超導(dǎo)技術(shù)以下一賽季的實(shí)用化為目標(biāo),正在加快推進(jìn)研發(fā)。

尋求具有挑戰(zhàn)精神的公司!

伊東主查

2022年,盡管當(dāng)時(shí)搭載液化氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車尚未完成,我們?nèi)匀辉谫惖垃F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了技術(shù)展示,以表明“我們想實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)”。

“由于技術(shù)不足,請(qǐng)大家提供幫助”“加入我們的隊(duì)伍吧”,通過(guò)向眾多企業(yè)尋求合作,僅用一年時(shí)間,我們就讓搭載液化氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車成功落地行駛。我們希望這次也能做同樣的事情。

關(guān)于豐田追求的形態(tài),伊東主查這樣描述。

世上還有許多技術(shù)是空白,豐田期望新伙伴提供的是技術(shù)力?還是品質(zhì)?還是成本?負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的山本亮介主管提出了這樣的期待:

山本主管

我們正在尋找具有挑戰(zhàn)精神的伙伴。成本等問(wèn)題可以之后解決,首先希望與大家一起積極參與新的嘗試,提高研發(fā)的速度。

液態(tài)氫COROLLA項(xiàng)目是拓展碳中和選項(xiàng)的重要一環(huán),自最終賽以來(lái),已經(jīng)有多個(gè)企業(yè)和團(tuán)體聯(lián)系豐田。

我們正在加快擴(kuò)大朋友圈的步伐,以迎接下個(gè)賽季的巨大進(jìn)化。

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