微说·黄金分割-东丽碳纤维产品设计的法则

本文摘要：（由ai生成）日本积极推进氢能源发展，丰田公司在氢能源汽车领域取得显著进展，计划扩大生产规模。日本政府提出到2030年普及80万辆氢能源汽车，并在家庭、交通、船舶、铁路等多个领域推广应用，同时建设氢能源社区，目标是将氢能源作为国家基础能源的重要组成部分。来源 | 静说日本（整理果哥）日语中的氢是“水素”，氢能源标注为“H2”。只要你在日本，就会发现这两个字眼随处可见。日本被称为世界氢能源研发的领头羊，对“氢”的青睐是情有可原的。日本由岛屿组成，不但国土面积小、多山，而且人口密集；作为一次能源极度匮乏的国家，不具备大规模修建光伏风电水电的条件；在2011年福岛第一核电站发生熔毁事故之后，日本对核能的兴趣也不大。这些原因迫使日本不得不对“氢”给予厚望。 日本选择氢能源是情理之中的。氢能是清洁能源，终端释放仅是水，而水又可循环利用制氢。这样独特的优势令世界各国沉溺在“氢能热”中。尤其是日本这种人口密度大、地域面积小的国家，氢能的应用特别是在运输以及加氢站的建设方面，相比之下更为有利。今天，我们扒一扒日本的「氢能奋斗史」。日本对于氢能的探索始于上世纪90年代，始于日本丰田汽车公司——丰田公司成立4人“兴趣小组”，目的是探究氢能源是否可以作为汽车动能。在公司的资金支持下，这个“兴趣小组”逐渐壮大，时至今日，变成了丰田公司的新能源研发部。付出终将有回报。2014年，第一代氢能源实验车出世。在经过极寒的加拿大北部和北海道北端地区，以及高温的非洲大陆，反复的耐寒、耐高温、耐冲撞的实验后，2016年丰田正式推出了第一代氢能源车“MIRAI”。MIRAI在爱知县丰田市的元町工厂生产，全长4.890米，车上搭载有两个氢气罐，单次充气3分钟，可行使650公里。车上无发动机，仅有一台启动马达。此外，汽车后盖箱有一个电源输出插口，用专用的电源线连接家庭插座，可以保证一户人家一个星期的照明、空调、冰箱、做饭、洗澡等的电力所需。那时的MIRAI近乎包揽了丰田公司当年所有最新科技成果，从设施到装置均实行了高配。 图丨MIRAI发动机舱氢能源汽车发电系统的建立，使得汽车由耗能交通工具，变成了移动电源供应平台。丰田汽车公司也从一家汽车制造商，华丽转身为新能源供应商。被丰田倾注心血的MIRAI也算不负众望。至今为止，MIRAI在日本和美国等市场已经销售了16000多辆(中国市场尚未销售）。目前MIRAI年生产能力为3000辆，每月平均为250辆，2018年全年的实际销售量为2400辆。据相关负责人透露，丰田正在建设新的自动化生产线，并计划扩大燃料电池（氢氧合成装置）与高压氢气罐的生产能力，计划在明年（2020年）投产，生产能力将提高10倍，从而实现年产3.6万辆目标，并以此大幅降低生产成本，实现与混合动力车的同价，开启氢能源车普及时代。目前，丰田汽车公司已经推出了第二代氢能源概念车。第二代车新增加了全自动驾驶、非接触性输电、车窗玻璃的液晶显示屏等人工智能与物联网等功能，在满罐状态下的行使距离将达到800公里。 图丨丰田第二代氢能源概念车在东京街头，有十余辆标有“H2”的氢能源公交车正在行驶着，均是丰田公司的。其实早在2017年开始，丰田氢能源公交车就已经在东京、名古屋等城市的街头投入使用。目前，丰田汽车不仅有氢能源轿车和氢能源公交车，还生产氢能源运输车等，都已在正常运营。图丨东京街头的丰田氢能源公交车也许有人好奇，丰田公司与日本“氢能奋斗史”有啥关系。实际上，丰田可以看作是日本氢能发展规划中的一枚棋子。对于日本来说，氢能源的研发与使用，不只是一个技术与生产的问题，更重要的要形成全社会的产业链。打造这一个产业链，日本已经花了5年左右的时间，从液化气的进口（国际商社）、氢气制造加工储存（岩谷产业等公司）、氢能源汽车的制造（丰田等）、高压气罐的研发制造（三菱重工等）、汽车与气罐新材料的研发生产（东丽公司等）、氢气运输车运输船的研发制造、高压氢气的安全运输、加氢站的建设与普及、氢能源汽车的销售与售后服务等。整个产业链的完整构建，才能确保丰田氢能源汽车在2016年正式投放市场。作为“棋子”的丰田，也并非毫无益处。今年4月，日本发布了《第五次能源基本计划》。在该计划中，日本政府将氢能源汽车的数量，计划从2020年的4万辆，增加到2025年的20万辆。到2030年，氢能源汽车的普及数将达到80万辆。(目前日本全国的氢能源公交车的数量只有100辆，计划到2030年，增加到1200辆。)在此之上，丰田汽车公司计划，到2030年，氢能源汽车的年产量要达到100万辆(占全年生产量10%)。除了丰田汽车公司，本田汽车、日产汽车和铃木汽车公司也开始着手氢能源汽车的研发生产。预计到2030年，日本国内的氢能源汽车的年生产量将会达到200万辆，占到国内汽车年销售量的30%左右。氢能源汽车的普及速度，还取决于加氢站的普及量。目前，日本全国加氢站为100个，其中东京为14个。根据日本政府的计划，到2025年为止，全国的加氢站要增加到320个。图丨东京加氢站此外，在《第五次能源基本计划》中，日本政府提出了打破制度壁垒、强化技术综合研发、官民一体推进氢能源普及的国家战略，包括将氢气的价格降到汽油价格的80%、氢能源汽车要实现规模性的量产化；进一步提高发电效率，一次充气后的续航能力要从目前的650公里延长到1000公里；努力寻求燃料电池的小型化，让氢能源电池进入到家电产品当中。到2025年，要生产出面向各行各业的各种特种车辆，譬如消防车、工程机械车等都要采用氢能源作为动力源，逐步提升氢能源车在整个汽车销售量和拥有量中的占比，以此来确保加氢站的稳定收益，降低加氢站的运营成本，形成良性的、可持续发展的氢能源产业链。毋庸置疑的是，没有人能做到下棋仅用一枚棋子。自然，日本政府是不会满足于将氢能源只用于汽车行使，而是要把氢能源作为国家基础能源的一个重要组成部分，逐步取代核电和火力发电。日本政府开始着手推进船舶的氢能源化，充分利用氢能源动力的静音性强的特点，研发生产出船用氢能源动力系统，首先用于游览船、渔船、摩托艇等小型船舶上，不仅有利于提升这些船舶的续航能力与安全性，也可以减少船舶柴油动力对于海洋的污染。图丨丰田氢能源重卡在铁路系统领域，JR东日本铁道公司已经开始参与氢能源列车的研发。除了研发氢能源动力系统之外，还计划在主要车站设置大型加氢站，提升列车加氢的速度，让氢能源逐步取代目前的电力线路系统。日本宇宙航空研究开发机构正在实施一项大胆的计划，研发氢能源的有人月球探测车，在不远的将来，让人类驾驶氢能源车在月球上行驶。日本还在研发分散型氢能源发电机组，第一要实现与火力发电站的混合发电。第二要成为大型的移动发电站。日本政府在普及氢能源的计划中，最值得关注的还有一点，那就是让氢能源走进普通家庭。如何走进去？首先买得起。以MIRAI车为例。目前，该车售价是720万日元（约46万元人民币），政府补贴300万，个人实际承担只需要约30万元人民币。但补贴无法持续存在，所以日本政府目标是到2025年，将氢能源汽车的售价与混合动力汽车的售价持平，也就是价格控制在300万日元左右。这样一来的话，即使政府不补贴，这一辆车的实际价格会降至20万元人民币左右。 加氢价格方面，MIRAI车载两个储氢罐，充满为10.5公斤，当前价格为5000日元（约300元人民币），与日本的汽油价格相同，整体看前者颇具优势。除了出行领域，日本用户家里也安装氢能源燃料电池。据统计，截止至今年3月，日本已经有23万户人家安装了氢能源燃料电池。氢能源电池的价格，也由当初的一台300万日元降至95万日元（约6万元人民币）。日本政府计划在2030年，让氢能源燃料电池走进530万户人家，使得全国有20%的家庭用上氢能源。这种氢能源燃料电池具备三大功能：第一，为家庭提供所有的电力，也就是说，家里自己就有一个发电站；第二，燃料电池在发电过程中产生的热能，可以转换为家庭中热水、洗浴、水热地暖的供热；第三，富裕电力可以出售给电力公司。值得一提的是，日本已经在面临东京湾的月岛，开始建设第一个氢能源社区，预计今年10建成。社区中的每一套房子，均采用家用氢能源燃料电池作为家庭的基本电源。同时在社区内建设一个大型的加氢站和氢气管线管控中心，通过管线直接将氢气输入到各户家庭的燃料电池中，使得燃料电池成为永久性的发电系统。社区内的所有商业设施和路灯的用电，也将使用氢能源，社区内的巡回巴士也将采用氢能源巴士。明年7月，东京奥运会开幕时，这里将成为各国选手居住的“选手村”。 图丨氢能源社区模型奥运会结束后，建设公司将对选手公寓进行改造和维修，将作为一个新型社区，所有公寓向东京市民出售，可以容纳5200多户人家，形成1万3000人左右的大型社区。这是世界上第一个氢能源社区，更见证着日本政府从汽车动力源起步，最终变成一个国家基础设施的重要战略布局。这其中不难看出日本政府誓要建设氢能源时代的决心和毅力。特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络，发布的目的在于传递更多信息及分享，并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。版权归原作者所有，任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议，请第一时间联系我们，我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展，本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台，对广告内容的真实性或有效性不做评价，请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关，特此声明。来源：碳纤维生产技术