燃料电池革命？丰田认为的FC模块的未来
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摘 要：丰田公司于今年2月下旬宣布开发出一种小型集成FC模块，其使用了MIRAI上的FC系统。该模块预计将运用于卡车、公交车、铁路、船舶、发电机等诸多方面，那么FC模块具体是什么，将来如何利用，它能为人们带来什么？日本汽车评论家国泽光宏就丰田公司认为的FC模块的未来进行了解读。
关键字：燃料电池革命、FC模块、无碳化、零碳发电机、下一代动力单元、氢运输系统
实现2050年无碳化的丰田提案
在燃料电池车MIRAI中培育的经验技术被运用于FC模块的各个部分
FC模块与外部设备连接实例（示意图）
2050年的无碳化并非努力目标，而是“必须达成的目标”，但这一点似乎并未被深刻意识到。具体来说，至少在欧洲，到2050年排放二氧化碳的工厂生产的产品将无法销售，汽车当然包含在内。如果日本的工厂不实现无碳化，便无法出口产品。
在美国以GAFA（谷歌Google、苹果Apple、脸书Facebook和亚马逊Amazon这四大互联网巨头的缩写）为代表的大型企业应当也将逐步要求相关企业实行无碳化。如果日本无法应对这种情况的话，就会回到如同江户时代的闭关锁国状态。
运输GAFA货物的卡车等也不容许使用柴油发动机；新建工厂时使用的工程机械同样需要无碳化。
面对这种情况，丰田提出了零碳燃料电池动力单元——“FC模块”，可用于驱动工程机械。
从现状来看，燃料电池本体的放置场所、确保安全的管道等仍是难题。即便是从丰田购买了模块也无法使用。
丰田开发的纵向FC模块。其功能在于将氢和空气输送至此模块后转换成电力。
横向FC模块
那么FC模块到底是什么呢？从图片上可以看出，FC模块分为纵向和横向两种。内部装入燃料电池、逆变器、氢气泵和空气泵等。从外部通入氢和空气，连接冷却水管就能发电。
其属于零碳发电机，输出功率有82马力和109马力两种。
其重量和大小与100马力的柴油机差不多。目前船舶上使用的日本洋马105马力「4JH3-DT」型号柴油机，重约289kg。在安装柴油机的空间里放置109马力的FC模块，发电驱动电动机（螺旋桨）。现在大型客船大部分由电动机驱动。
事实上，小型渔船和游艇的动力单元仍是一个重大课题。只依靠搭载的电池的电力，无法支持行驶。如要储存相当于100L汽油的能量的话，锂离子电池的重量将达到1500kg左右，相当于船体重量一半以上。100马力级的船只，包含发动机在内仅约2000kg。
如果在港口建造能够同时供汽车和船只使用的加氢站，那燃料补给问题将迎刃而解。
即使在氢耗尽的最坏情况下，只要搭载可由玉米等制成的生物甲醇燃料（零碳燃料）启动的紧急发电机即可。对于靠电动机驱动螺旋桨的系统，无论是燃料电池还是发电机都能驱动船只。
（图片均来自网络）
如将FC模块安装在船舶上，可用电力带动螺旋桨获得推进力，进而大幅减少废气排放。
一般建筑工程中使用的工程机械如挖掘机也采用100马力级的柴油发动机。通过使用燃料电池不仅可以实现无碳化，还可以减少噪音和废气。
如能建立一个氢运输系统，那么即使在马路上施工也不会有压力。我（国泽光宏）个人希望能尽快导入这种系统。
同时100马力的柴油机也是农业拖拉机的正中间尺寸。通过安装其他附件，可实现所有农作业。
或许只有实现了无碳化，燃料电池才能普及开来。和船舶一样，农业拖拉机用电驱动的话必须搭载大量的电池，此外用于收割等的农业机械设备的稼动率很重要，根本没有时间充电。
我个人认为“很有意思”的是集体住宅和医院等的热电联产。如果氢能能够像城市天然气一样用管道输送的话，就不需要储氢罐。用于冷却后的温水也可以作为热水来使用。
109马力（80kW）的FC模块可满足26家规模的3kW（100V/300W）集体住宅使用，甚至可满足中型医院的电力使用。
丰田打造的未来城市“woven city”也会用到FC模块吗？
丰田还未发表关于FC模块的具体采用计划。我认为最大的唯一的问题就是氢供给。由于受到了各种法规的限制，目前还没有以合理价格实现的移动式加氢站。
最好是能像汽油和液化石油气一样实现简单运输，但从确保安全的角度出发，则需要严格规范氢气运输。
如果无法实现氢气运输，则FC模块将不能发挥作用。因此，当务之急是移动式加氢车。如能实现氢运输，那氢的使用方法也将实现多样化，FC模块即可像柴油机和发动机发电设备一样简单使用。
或许最早导入FC模块的是铁路车辆。以日本国铁“Kiha28型”机车使用180马力柴油机为例，则使用2个FC模块便可驱动。
翻译：史海燕
审校：李涵、贾陆叶
统稿：李淑珊
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