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20190812

行进青藏高原,探索直接甲醇燃料电池的离网应用

青藏的高原,高原的青藏。这是一个让人神往的地方,在无数人们心中占据独特位置。随着交通设施的完善,人们可以更便捷地到高原上旅行或开展各类活动,而诸多仪器设备的迭代也丰富了人们探索、观察和记录高原事物的方式。此时,人们会面临一个问题——如何保障设备用电?要知道世界屋脊上的电力并不富裕,而仪器设备的用电量却一点没有减少。

每年都有更多的人前往高原


诚然,储能和发电技术在不断发展,市面上也可以见到诸多锂电池、蓄电池,以及便携式的风电、太阳能、燃油发电机,然而这些还不够,难以满足人们的不同要求以及复杂环境的不同要求,尤其是人们要徒步到某个区域待上好些天的时候。新技术依然备受期待。在燃料电池炙手可热的今天,一款由中科军联研发生产的直接甲醇燃料电池或许会带来某些变化。


真正可以移动的发电厂

直接甲醇燃料电池叫作“电池”,但它不是一个储能装置,而是一个发电装置。甲醇无需燃烧,通过电化学反应产生电能,排放出水和少量二氧化碳,整个过程安静环保,而且比能量高达500Wh/kg。相比目前常见的电源产品,直接甲醇燃料电池单在比能量方面就有着明显的优势。

高原基建项目施工环境更为恶劣


高原电力匮乏是客观因素,难点在于解决方式是否合适,供需两端是否匹配。穿行在青藏线上,我们会看到许多正在施工的基建项目,一旁安置着燃油电机,或有电力专线来保障项目的用电。这很合适。相反,假如一行五六人要徒步穿越可可西里,你让人背一台燃油发电机,那人家八成会跟你拼命。


在常见的电源产品中,锂电池比蓄电池在重量上要更具优势,但两者都属于储能装置,都需要电力补给。燃油电机功率高,却不方便随身携带。可携带式的太阳能、风能发电设备,受天气因素影响较大,而且效率偏低。相比之下,直接甲醇燃料电池具有一定优势,尺寸、重量较小,便携性好,比能量高,供电时间更长,而且不受天气影响。


离网电源的高原生存游戏


提及青藏高原,除了“神圣”和“美”,某种神秘的恐惧感也时常伴随其中。人到高原会不适应,仪器设备到了高原也同样面临困难。因而从某种意义上来讲,常见电源产品在高原应用上的比拼更像是一场生存游戏。撇开效率、环保、便携性等等因素不谈,能在复杂多变的高原环境下“活下来”,做到正常供电已属不易。

珠峰科考队对电源的要求更为苛刻


在四五千米海拔的地区,大气压值只有平原地区的一半左右,空气绝缘强度降低,电源隐患增加;内部有液体或气体的元器件可能发生泄漏;而内燃机因不能吸入足够空气,功率会降低;短时间剧烈的温差变化对锂电池更是一大挑战;风能、太阳能靠天吃饭,其稳定可靠性存在弊端。我们发现许多日常生活中稳定靠谱的方案,到了高原可能就不“灵”了。


直接甲醇燃料电池在产品综合性能的设计上更下功夫,产品通过军工六性测试,在低温和高海拔环境下,性能表现尤其出色。产品智能化的气液监测管理可以有效应对气压及温差变化,电化学反应发电则能应对多变的自然环境,热管理系统以及甲醇自身耐低温的特性可实现零下40℃正常工作。荒野求生,直接甲醇燃料电池具有足够的实力。

中科军联直接甲醇燃料电池高原测资料图


高原离网应用案例探索


在4500米海拔的某个湖泊,某公益组织在开展保护斑头雁的行动。他们每年会用云台摄像机记录斑头雁的活动,为保护工作提供资料,时长达三个月之久。拍摄仪器用电主要来自一个10kW的太阳能发电站。受天气影响,不时还需要柴油电机来补偿电力。柴油电机产生的噪音及污染气体与高原上的这片净土显得格格不入。


三江源的水文监测意义重大。当前监测设备采用太阳能、风能加蓄电池组的供电方式,完成了发电、储能到用电的整合。这个方案发生的问题是和上面类似,即太阳能、风能无法持续可靠发电,遇到长时间的恶劣天气,蓄电池会发生亏电的情况,监测设备无法正常采集数据,造成数据缺失,影响监测结果。因为路途遥远,设备维护周期长,而且成本高昂。


青藏高原是我国与多国交界的地方,边防任务频繁而重要。在一般的日常任务中,车辆是官兵最直接的电力支援。然而,一旦上山拉练或者野外驻训,车辆就不是随时随处的存在了。有的部队配有备用燃油发电机,但是要把燃油发电机抬上高原上的高山,对官兵来说是个严峻的考验,发电机本身也显得大材小用,因为用电的通常是低功率的通讯装备。


直接甲醇燃料电池在以上几个领域,具有很多可取之处。产品自身的较强的环境适宜性与便携性,既可以静态值守持久发电,充当保障电源,也可轻松携带,减轻使用者负重,提供更长时间的电力。在现有离网电源产品中,直接甲醇燃料电池还可与其他产品灵活组合,形成更稳定可靠的保障性离网供电解决方案。


行进青藏高原会是一个有持续性的运动,各类电源技术的发展也会日益丰富人们的用电方式,满足人们不同的用电需求。直接甲醇燃料电池作为一个新兴的产品,它具有在高原上推广和应用的优势,在将来也会弥补当下常见电源产品的不足与缺憾,成为另一种常见的离网应用电源,为人们在高原上的活动提供可靠的电力支持。

直接甲醇燃料电池离网供电方案


中科军联认为,各类电源产品间并不是彼此竞争、互相取代的关系,未来的电力供给方式一定是多元共融,可以智能衔接的。我们期望能与电源行业的朋友开展交流和合作,做出具有更好用户体验的离网电源产品。