暑期产业实践| 新能源汽车课题组:用什么替代石油——新能源的多种可能

ON2018-08-31文章来源 8040comCATEGORY资讯

近年来,新能源汽车已逐渐进入人们的视野。人们都已经意识到汽油车、柴油车可能带来的危害,时代也在朝着寻找新的替代石油的能源方向发展。在这之中,出现了许多新能源解决方案,如具有代表性的锂电池能源,以及如今被广泛关注的燃料电池能源、太阳能源等等。未来是否会有其他新的能源形式出现,究竟会有什么样的能源最终替代石油,大家还不得而知。这次产业实践,大家怀着这样的问题,对一些企业、实验室进行了实地的参观。

上汽大众:传统汽车工业的新能源转型

7月31日下午,大家来到了位于上海安亭的上汽大众三厂进行了厂区参观。

上汽大众是一家始建于1978年的汽车企业,前身是上海大众。在众多大众汽车的车型中,三厂负责生产途安、途观以及途昂三个系列的汽车。大家参观了生产车间,了解了传统能源汽车的基本生产工艺。

大家还参加了上汽大众青年论坛(产品研发与管理的产品在线)。上汽大众新能源研发部门的高级技术总监陈江红先生、上汽大众团委副书记贾小雨女士以及部分上汽大众的青年员工出席此次论坛,而8040com威尼斯娱乐场刘巍、管晓飞教授及学生则作为嘉宾加入到此次报告中。陈江红总监就新能源发展的原因、现状以及规划三个方面做了简要的报告。

首先,在目前以石油为主的能源结构中,安全、环境问题是制约汽车发展的重大原因。其中,从国家安全角度出发,用新的能源来替代石油,减轻国家对于外部石油的依赖刻不容缓。电能是其中一个非常良好的方案,其具有高效、无污染的特性。传统的汽油机能量转换效率约30%,柴油机为40%,而电动汽车则约为35%~70%。在行驶的过程中,由于消耗的是电能,因此尾气中不会像汽油车、柴油车一样排放出有毒有害气体。

此外大家还了解到,上汽大众有明确的新能源规划,截止17年底,上汽大众已投放了47万辆新能源汽车,其中45万辆为EV(纯电动车),12万辆为PHEV(燃料电池汽车)。面向2025年,上汽大众有以下的规划:总销量的25%为新能源汽车,投入200亿欧元用于新能源汽车研发,制造出300款车型,在技术方面突破,使得续航里程达到600公里并在40分钟内能够充满80%的电。

陈总监做完报告后,8040com威尼斯娱乐场刘巍教授和管晓飞教授依次做了关于锂电池和燃料电池的相关研究报告,陈总对于两位的报告十分感兴趣,与两位教授进行了学术上的交流。

之后的提问环节中,8040com威尼斯娱乐场同学和上汽员工也踊跃提问,和陈总以及8040com威尼斯娱乐场教授们相互交流。从这次参观中,大家看到了传统汽车工业品牌朝着新能源方向发展的目标与行动,也了解到了现今新能源在企业中使用的主要方向。

上海重塑Re-fire:燃料电池开拓者

8月1日上午,大家来到了位于嘉定的上海重塑能源科技有限企业。

重塑科技成立于2015年,致力于向车企提供氢燃料电池系统产品及整车工程服务,包括燃料电池整车动力系统集成设计,燃料电池整车集成、试制和调试,燃料电池汽车生产资质申请,整车公告咨询服务。在过去的2年多时间里,已完成CAVEN3和CAVEN4燃料电池系统的研发,CAVEN3燃料电池系统已于2017年6月投入批量生产。

市场部经理Emma向大家先容了燃料电池发展的大背景以及燃料电池的市场状况。接着HR向大家简单先容了企业学问及待遇。

大家了解到,锂电池是一个储能的设备,而燃料电池则是一个发电的设备,它能将燃料通过电化学反应,间接转化成电能。在目前的用电状态下,国内白天处于用电高峰而夜晚用电量很少,而发电站为了维护设备,同时处于成本考虑,向外输出的电压需保持基本恒定,也就是说,夜晚会有大量的电能被白白浪费。最直接的解决方案就是用电池将之储存起来,但电池的容量及耐久性制约了这个方案的大规模实施。而利用余电电解水或者重整甲烷获得氢气,则是一个能够合理的将余电转化为化学能的良好方法。同时,氢气作为工业副产品、化工产品、化石能源产品以及一些新兴技术的产品,在市场上具有大规模的生产能力。那么以氢气作为燃料来发电,甚至驱动汽车是一个非常好的解决方案。

截止2017年,重塑科技已经提供了500台燃料电池物流车。之所以会提供商用车,一方面是因为商用车的地盘大、易于改装,且商用车的行驶路线固定易于加气,另一方面,商用车易于推广,能为轿车的上市铺垫。据市场部经理的先容,目前国家、上海政府会给燃料电池汽车100万/辆的补贴,使得汽车(卡车)的实际购买成本约为10~20万。相比纯电动的汽车,燃料电池汽车(FCEV)能够有很长的续驶里程,在未来氢罐扩容后,这一方面的优势会更加显著。同时,氢气的加注时间短,仅需3分钟左右即可加满。

在上海重塑的参观让大家看到了不同的新能源解决方案,替代石油能源的不一定必须是锂电池,也有可能是更多其他的解决方案。

陶氏化学:效率的改进与优化

8月2日,大家参观了位于上海张江的上海陶氏中心。

首先,杨红博士为大家带来一场“聚烯烃弹性体的POE封装莫帮助延长组件寿命”的讲座。杨红博士利用度电成本的概念,向大家清晰的演示了,在2021年,光伏发电的成本会和电网发电的成本持平,并且前者逐步降低而后者逐步升高。用光伏器件来发电已是一件可以实现的新能源解决方案。而光伏器件是极其脆弱的,需要一个封装膜将其保护起来,这个光伏封装膜需要起到保护、粘结、透光等作用,此外,还需要满足电绝缘、稳定、抗蠕变、能承压的性能。传统的材料为EVA,其在各个性能要求上表现一般,而近期研发出来的POE材料,在三大要求:水气透过率低,体积电阻率高以及漏电电流方面,均优于EVA。杨红博士向大家展示了POE的优秀性能,给大家先容了一个未来潜力十足的封装膜材料。

接下来,徐超工程师给大家带来了“陶氏聚氨酯在汽车行业的应用”报告。他从声、形、味三方面入手,列举陶氏的聚氨酯在汽车上面的应用。

最后,整个团队分为两个小组,交叉参观了陶氏的配方实验室以及分析实验室。配方实验室是研究不同化学品的最佳成分配比的,机械化程度非常高,原料的取用都是采用机械手臂提取、添加的方法,既准确又高效,能够大批量制取不同配方的样品,并进行测试。分析实验室则储备了大量分析仪器,能够对化学品进行系统的分析,得到各种各样的物理化学数据,从而总结实验结果,快速精准的优化实验。

在陶氏化学,大家主要了解到和大家课题相关的是,在利用电能方面,通过改进不同部件来提高能源的利用效率的方法,使新能源逐步达到替代石油的要求。

宁志军教授课题组实验室:未来的能源可能

8月7日上午,大家参观了物质学院宁志军教授带领的课题组实验室。

宁志军教授的实验室主要研究纳米材料的合成及其在能源和光电领域的应用。具体有纳米材料的设计和合成,纳米材料的界表面化学研究以及表面修饰与改性纳米材料在太阳能电池、光催化、显示发光以及光探测器等领域中的应用。在纳米材料研究中,侧重于有机无机杂化材料如胶体纳米晶和钙钛矿材料。

宁志军教授为大家先容了钙钛太阳能电池的相关常识和研究进展,随后来到实验室实地参观。实验室里的环境要求很苛刻,因此建在地下,以达到实验所需的外界环境。宁志军教授课题组所研究的太阳能电池属于现在科学极为前沿的领域,代表了未来新能源汽车发展的一个可能方向与途径,也展现了科学家不断探索其他能源的以代替现有能源的目标。

参观感想:矢志不渝走向未来

经过产业实践,大家对当今新能源发展状况和各种各样正在探索的新能源可能性有了一个初步的了解。在众多的可能性中,究竟什么样的能源最终能彻底替代石油成为新时代汽车的驱动力,尚不得而知。但大家相信终有一天,汽油会被更环保的燃料所替代,到那时,大家也将迎来一片美好的蓝天。

引导老师:管晓飞

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