耗资650万美元！丰田与NREL合作推进兆瓦级燃料电池发电系统

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文章来源：energylivenews、凤凰网汽车、全球氢能

丰田汽车北美公司(Toyota)正在与美国能源部(DOE)的国家可再生能源实验室(NREL)合作，在科罗拉多州阿瓦达的NREL Flatirons园区建造、安装和评估1兆瓦(MW)质子交换膜(PEM)燃料电池发电系统。

这项为期3年、耗资650万美元的合作由DOE能源效率和可再生能源办公室的氢和燃料电池技术办公室提供部分资金赞助，支持DOE在多个应用和经济领域实现清洁氢的H₂@Scale愿景。H₂@Scale概念成形于2016年，经2018年详细论证后于2019年初正式推出。该项目为美国综合能源战略的关键部分，旨在实现低成本可持续的大规模氢气生产、运输、储存和利用。

1MW的燃料电池系统将由多个丰田燃料电池模块集成到一个更大的系统中，以提供响应迅速的固定电源。通过之前的合作，NREL使用了汽车燃料电池系统为数据中心提供无碳电力。这一新系统的规模要大得多，产生的功率大约是原来的15倍，能够输出直流电和交流电。

丰田利用其超过25年的燃料电池开发经验设计了1MW系统，扩展了轻型燃料电池电动汽车市场的专业知识。由丰田提供燃料电池模块，并与系统集成商Telios合作，设计辅助部件工厂和构建系统，以交付给NREL。同时，丰田还开发了一种集成控制系统来管理燃料电池模块的运行，以最大限度地提高效率和系统寿命。该系统展示了一个简化的设计，作为传统发电机的直接替代品。

丰田燃料电池解决方案集团业务开发副总裁Christopher Yang表示：“实现碳中和需要共同探索零排放技术的新应用，包括如何使该技术与其他系统集成，丰田的模块在如此大规模的部署应用中显示了其燃料电池技术的可扩展性，无论是用于一辆乘用车的单个燃料电池模块，还是组合为重型设备提供动力的多个系统。”

NREL研究人员将拓展燃料电池系统设计的操作边界，以确定性能限制及退化情况，生成有价值的真实数据，以帮助开发未来的应用程序。研发还将包括评估该系统在与储能和可再生能源发电系统（如太阳能光伏和风能）集成时的性能。

NREL研究工程师兼该项目首席研究员Daniel Leighton表示：“我们将扩展研究用于固定发电的质子交换膜燃料电池系统，了解性能、耐用性和系统集成等挑战，该燃料电池发电机系统还在NREL创造了新的兆瓦级燃料电池研究能力。”

这个灵活的系统包括1.25MW的PEM电解槽、600公斤的储氢系统和1MW的燃料电池发电机，并提供了一个平台来展示兆瓦级的直接可再生氢生产、储能、发电和电网集成。燃料电池发电机系统将于今年夏天安装，整个系统将于2022年晚些时候投入使用。

现阶段，丰田在华推动氢燃料电池商业化，以商用车为主。

2020年，丰田与一汽、东风、广汽、北汽以及亿华通公司，6家一起成立了联合燃料电池系统研发公司(FCRD)。根据中国市场需求，推进FC电堆、FC系统、车辆搭载等一系列技术研发工作。

2021年，丰田与亿华通又合资成立了华丰燃料电池有限公司(FCTS)。这两家公司是丰田在海外首次成立的FC研发和生产公司。

今年8月24日，丰田汽车公司与北京亿华通科技股份有限公司共同成立的联合燃料电池系统研发（北京）有限公司（以下简称“FCRD”）以及FCTS正式对外发布并销售面向商用车开发、生产的氢燃料电池系统TL Power 80。这是继去年10月发布的TL Power 100之后，第二款面向中国商用车市场需求，在中国研发生产的氢燃料电池系统。

丰田汽车（中国）投资有限公司高级副总裁董长征表示，要推动氢燃料电池商业化，必须扩大朋友圈，推动产学研多方面的合作——

• 与学界合作方面，成立了清华大学-丰田联合研究院，在氢能、AI自动驾驶、综合研究、环境以及跨学科项目等方面开展共同研究。尤其在氢能方面，发挥丰田的经验和优势，与专家学者一起开展前沿技术研究，积极探讨“适合中国的氢能应用”等课题。

• 与行业推动方面，发挥丰田在氢瓶研发方面的经验，配合相关机构和业内专家，成功制定了IV型瓶标准，填补了行业标准的空白。

• 丰田和CATARC（中国汽车技术研究中心）共同承担了ISO 23828《燃料电池道路车辆-能源消耗测量》标准项目工作。此标准不仅是燃料电池领域，也是新能源汽车领域，首次实现了中国标准与国际有关机构的对接合作。

• 产业方面，除了以上所提及的一汽、东风、广汽、北汽以及亿华通，其合作伙伴覆盖整车制造、FC系统集成/生产/销售、车辆运营使用，以及制氢储氢运氢等全产业链上下游。

“丰田在华将继续面向轻型、中型、重型商用车的多元化需求，将功率更多元化、可靠性更高、寿命更长的产品快速推向市场。”董长征说。

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