加拿大阿尔伯塔省汽车运输协会对氢柴油双燃料卡车和燃料电池电动汽车在严寒条件下的运行进行了研究。本文重点介绍该研究发现的燃料供应方面的挑战。
阿尔伯塔省汽车运输协会（AMTA）是一个非营利组织，代表着加拿大阿尔伯塔省24,000多家商业运输公司中的75%以上。该协会致力于支持教育、培训和会员权益倡导，同时也专注于研究和创新。
图片来源：alphaspirit via Adobe Stock美国汽车运输协会 (AMTA) 网站上写道：“我们希望加速推进能够提高安全性、提升运营效率或支持商业运输行业环境保护的技术。”
在最近一次“氢能使命”网络研讨会上，AMTA报告了一项针对此类创新技术的研究：在全省极端寒冷的天气条件下使用氢燃料卡车进行长途运输。这包括氢柴油双燃料汽车以及氢燃料电池电动汽车（FCEV）。
据网络研讨会主持人杰米·金（Jamie King）介绍，他是美国卡车运输协会（AMTA）工业发展集团的研究与创新部门负责人，也是AMTA在氢燃料卡车方面的专家。他表示，该协会已经与20多家运输公司合作，使用Hydra Energy双燃料卡车、Hyzon FCEV和Nikola FCEV进行了试验。
关于氢柴油双燃料技术，King 特别表示，AMTA 之所以专注于此，其中一个原因是帮助车队以相对经济高效的方式过渡到更可持续的公路解决方案。
“很多车队负担不起直接升级到燃料电池电动车的成本，毕竟购买全新车辆成本太高，”她说道。“而氢柴油双燃料系统可以让现有车队一直使用到报废。在加拿大，大约只需6万到7万美元，就可以将现有卡车改装成柴油双燃料卡车。”
寒冷天气作业
在进行试验时，AMTA 特别关注在加拿大环境下操作这些车辆所面临的独特挑战。
“在加拿大，我们比较关注的一个问题是，很多车辆都是在美国和欧洲生产的，”金说。“我们从美国进口的那些车辆，通常是为轻载、短途运输和较为温和的气候条件而设计的。”
她补充说，因此，AMTA 正在努力将他们从美国和国外引进的卡车“阿尔伯塔化”。
“我们确实更重视低温环境，而不是高温环境，”金说道。“我们的尼古拉卡车来自亚利桑那州，那里的人们必须考虑更高的温度。他们要应对的是40摄氏度（104华氏度）以上的高温，而我们则要应对零下40摄氏度（-40华氏度）的低温。”
金表示，氢燃料卡车的燃料供应面临着一项独特的、与温度相关的挑战。部分原因是燃料电池电动汽车对氢气纯度的要求较高。
燃料需求
“燃料电池级氢气的纯度必须达到99.999999%。”她说道，“如果纯度不够，就会损害卡车燃料电池的完整性。通常情况下，纯度降低意味着氢气中含水量更高。”
氢气加注喷嘴类型会影响燃料获取和加注时间。
给氢燃料卡车加注燃料时，喷嘴的类型（高流量或低流量）是一个重要的考虑因素。
“大多数燃料电池电动卡车需要高流量，而许多柴油双燃料卡车则需要低流量，”阿尔伯塔省汽车运输协会 (AMTA) 负责研发创新工作的杰米·金 (Jamie King) 说。“然而，在两次加油之间更换喷嘴并不实际。而且这也不是一个简单的过程——需要花费一些时间，而且有点费力。”
金表示，因此，许多运营氢柴油双燃料卡车的人正在为其配备可互换的喷嘴，以便能够以高流量进行加注。
“这样一来，他们就可以在更多地方进行喷洒，而不受喷嘴类型的限制，”她说。
据金说，使用高流量喷嘴的另一个好处是加油所需时间更短。
“使用低流量喷嘴加油可能需要一个多小时，”她说，“这是司机们真正需要考虑的事情——他们需要预留时间加油并到达加油站。”
在许多情况下，使用低流量喷嘴的运营商可以安排特定的加油时间。然而，这可能会使行程规划更加繁琐。
“所以，他们真的需要非常仔细地规划路线，以确保有足够的时间到达加油站，有足够的时间加油，然后再有足够的时间返回目的地。”
金表示，对于双燃料卡车来说，纯度（六个九）并不是至关重要的。
据金（King）称，AMTA与位于加拿大阿尔伯塔省卡尔加里的森科能源公司（Suncor Energy）合作，为试验中的卡车提供所需的氢燃料。森科能源公司为AMTA提供了一个350巴的燃料级氢气加注站，所有燃料电池电动汽车（FCEV）都可以在那里加注氢气。
“柴油双燃料卡车也可以在那里加油，因为它们对燃油纯度的要求没有那么高，”金说。
此外，金表示，AMTA在艾伯塔省尼斯库（位于埃德蒙顿郊外）推出了一款新型模块化加油车。该加油车由森科能源公司位于埃德蒙顿的生产基地供应。
“这款新型加氢装置能够提供 700 巴的燃料电池级氢气，这比 Suncor 提供的 350 巴氢气有了巨大的改进，”她说。
金补充说，需要700巴氢气的卡车，如果只能在350巴的加气站加注，就只能加到一半。“考虑到我们在阿尔伯塔省的运输距离，这可能会造成很大的限制。”
低温挑战
金表示，氢燃料卡车在零下20摄氏度（零下4华氏度）时容易发生故障或性能下降。她特别指出，在加氢过程中，如此极低的温度会影响气体传输模块（GTM）的正常运行。
“GTM在低温环境下运行会变得不太稳定，如果卡车无法加油，显然就无法运行，”金说道。“GTM在极寒条件下根本无法运行，我们发现，如果气温低于零下20摄氏度，就会出现这个问题。”
另一个问题是保持氢燃料电池所需的六个九的纯度。
“正如我之前提到的，当温度降至零下20摄氏度以下时，另一个需要考虑的问题是氢气中的含水量，”金说道。“冷凝水会瞬间冻结，一旦聚集在管道中并有机会升温，哪怕只是短暂的升温，水也会稀释氢气的纯度，这意味着它不再符合燃料电池的要求。”
金说，当这种情况发生时，别无选择，只能等到天气足够暖和。
“当我们得到的氢气纯度低于燃料电池级标准时，除非我们能将其完全净化，否则我们很难真正缓解这个问题，”她说。
金表示，人们已经尝试过很多方法来缓解寒冷天气带来的问题。“但归根结底，要抵御严寒真的很难。”
