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氢燃料电池商业化,须过三大关卡

导读: 业内共识,氢能将在未来中国乃至全世界的能源及交通运输领域扮演至关重要的角色。

业内共识,氢能将在未来中国乃至全世界的能源及交通运输领域扮演至关重要的角色。中国工程院院士干勇称,中国市场巨大,氢能源技术前景广阔,预计在2050年将率先进入氢能源时代。而说到氢能的利用,就不能不提到其典型代表——氢燃料电池。

这么近,那么远!

在6月28日召开的氢能产业创新发展论坛上,中国电动汽车百人会理事长陈清泰称,2017年全国氢燃料电池商用车的产量达到了1226辆,氢燃料电池车开始进入试运行阶段。“但是,从试运行向产业化转型是一个十分艰难的过程,一些发达国家和跨国公司对此已经做了长期的努力,有的半途退出了,我国企业对此要有充分的准备。”

阻挡我国氢燃料电池车产业化转型的首要因素无疑是孱弱的核心技术。燃料电池系统是燃料电池车的核心,一般由电池堆、燃料处理器、空气压缩机等组成。全国政协副主席、中国科协主席万钢表示,虽然早在本世纪初我国就在氢燃料电池方面的研究做了一系列部署,但是在一些关键技术问题上目前并没有取得显著的进展,而且与国际水平差距明显。

“燃料电池用催化剂、质子交换膜等关键材料的开发,多停留于实验室和样品阶段。”万钢举例说,氢能燃料电池产业链薄弱,整车企业也没形成稳定的零部件供应体系。

电池中国网认为,目前氢燃料电池的发展阶段与十年前锂动力电池的发展阶段基本相似,任重而道远。随着各方面的重视和投入,氢燃料电池技术、性能将在未来几年有望取得重大突破。对于中国而言,目前最需要的,是把精力和耐心放在燃料电池的技术研发上。正如一位专家所说,“我们还很落后,应该回到实验室里继续研究,在关键问题没解决好之前,别喊什么商业化。”氢燃料电池虽然看起来已经离我们很近了,但要真正商业化其实还有相当一段路要走。

商业化先过三道关

燃油车、纯电动与油电混合动力、燃料电池车被称为是汽车产业实现清洁能源的三步曲。眼下动力电池业在获得难得发展机遇时,燃料电池业也迎来快速发展期。不过,由于种种制约,不少业内人士表示,国内燃料电池产业还处于商业化导入期,距离大规模应用还有相当长的一段距离。

面向未来,电池中国网认为氢燃料电池产业想要在众多技术路线较量中争得一席之地,必须在技术上、成本上取得优势,在商业模式上走得通。其商业化必须要过三道关:

第一个是技术关。

在技术方面,国内燃料电池技术水平与国际先进水平仍存在较大差距。特别是质子交换膜、双极板、高压气瓶等核心部件,从目前领先和追赶的企业指标上就能看出来差距。比如电堆功率密度,国内产品大概在2kW/L左右,据悉国际先进水平已经达到了3kW/L左右;催化剂效率方面,国内每千瓦的铂用量大概0.3克,而国际的先进水平已经达到了0.06克以下;膜电极耐久性方面,国内动态工况实测寿命大概在3000小时左右,而据了解国外已经达到了9000小时……

第二个是成本关。

对于燃料电池技术,目前最大的问题是需要从能源供给转换的全局考虑,如果没有实现从化石能源往氢能的整体转换,并在较大地域范围覆盖,就没办法进行大规模商业化应用。对于整车企业而言,市场规模就比较有限,需要较大的量才能有效降低成本。

据北汽集团总经理张夕勇介绍,目前从材料购置成本角度来看,国内商用车的电堆价格在每千瓦1.5万块钱左右,一个30千瓦的电堆价格在50万元左右,已经占到了整车价格的一半以上。而按目前1.2元一度电来算,同样性能的纯电动汽车动力电池的价格仅是其30%左右。“从未来发展来看,如果要过成本关,必须通过技术升级和扩大规模,大幅度降低电堆价格至每千瓦500元以下。”张夕勇说道。

第三个是场景关。

勾勒出氢燃料电池汽车应用的场景,才能为氢燃料电池产业的发展指明方向。针对纯电动汽车与氢燃料电池汽车的成本优势,中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高表示,续航里程在500公里以内,氢燃料电池轿车没有成本优势;续航里程在100公里以上,氢燃料电池商用车就具备成本优势。因此,锂离子电池系统更适合替代汽油机,氢燃料电池系统更适合替代柴油机。

在目前发展较好的商用车方面,万钢认为,从中远期来看,中型和重载货车是氢燃料电池产业的一个发展方向。“中型和重载货车的行驶里程长,环保要求高,想要解决这些问题,很好的办法就是燃料电池汽车。今天电动汽车的短板,完全可以用燃料电池汽车和氢能源来补足。”万钢说道。而干勇预计,到2050年将会有超过50%的重型卡车用氢燃料电池作为动力。

加拿大巴拉德动力系统公司总裁麦凯文也认为,包括商用卡车、大巴、有轨电车和海洋运输这四种重型运输市场是氢燃料电池非常好的应用场景。在他看来,“实际上这些场景可以实现集中化加氢,所以不需要这么多的加氢站。”

综合以上三道关,电池中国网认为目前燃料电池商业化为时尚早,还面临着许多制约因素。随着未来几年国内氢燃料电池关键技术难题的破解和系统成本的大幅度下降,氢燃料电池汽车有望在部分地区和应用场景中迅速增加。而从长期来看,完善的产业链、更多企业主导和参与、行业标准及法规的建立、国际开放合作等将影响氢燃料电池在商业化道路上的进程。

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