氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

作     者：陈轶嵩 兰利波 郝卓 付佩 CHEN Yi-song;LAN Li-bo;HAO Zhuo;FU Pei

作者机构：长安大学汽车学院西安710064 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2022年第43卷第8期

页      面：4402-4412页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(SQ2021YFE011519) 陕西省重点研发计划项目(2021LLRH-04-04-02) 陕西省重点产业创新链项目(2020ZDLGY16-08) 陕西省青年科技新星项目(2021KJXX-15) 陕西省交通运输厅科研项目(21-17R)。 

主　　题：氢燃料电池汽车(HFCV) 动力系统 生命周期评价(LCA) 关键参数 化石能源消耗 全球变暖潜值(GWP) 

摘      要：发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量(ADP_(f))、全球变暖潜值(GWP,以CO_(2) eq计)和酸化潜值(AP,以SO_(2) eq计)分别为1.35×10~5 MJ、 9 108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%,而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.