國際氫能展獲悉，能源變革需要氫能

“雙碳”目標是當前推動經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的重要抓手，大力發(fā)展可再生能源，利用可再生能源電解水制備綠氫，不僅可以實現(xiàn)儲能和可再生能源的再分配，還可實現(xiàn)難于脫碳領(lǐng)域如交通，冶金、建筑等領(lǐng)域的脫碳。

燃料電池基于電化學原理發(fā)電，核心為電解質(zhì)膜、催化劑與雙極板。其發(fā)電系統(tǒng)整合電堆、氫氣、空氣供給及水、電管理系統(tǒng)。應(yīng)用于汽車上，用氫瓶替代油箱，燃料電池發(fā)動機替代內(nèi)燃機，實現(xiàn)零排放，產(chǎn)物僅產(chǎn)水。燃料電池作為大電流低電壓設(shè)備，要與二次電池混合來驅(qū)動電機，適用于大功率長續(xù)航車型。

燃料電池能量高，可達0.5-1.0KWH/Kg，非常適合重載車。且電堆與氫罐是分開的，提高了發(fā)動機的安全性，不會產(chǎn)生燃燒和爆炸。在極寒條件下，氫燃料電池車續(xù)航里程不打折扣，且廢熱可為車供暖。駕駛過程中，氫燃料電池車的續(xù)駛里程，加氫時間，駕駛舒適性均均可與燃油車比肩。

燃料電池車的優(yōu)點眾多，為何尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，只能靠政府補貼或獎勵進行示范運行?衣寶廉表示，想要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，必須降低燃料電池發(fā)動機成本、氫源成本以及加氫站建設(shè)費用。

當前，燃料電池發(fā)動機貴導致整車售價是燃油車的2倍，是鋰離子電池車的1.5倍。同時，加氫站的建設(shè)費用也高達1200~1500萬元，是加油站和充電站的好幾倍。綠氫制備和儲運費用高，燃料電池車的運行費用也遠高于燃油車，在加氫站的加氫費用每公斤高達60~70元，只有降到30元以下才能與燃油車競爭。

降低電堆與系統(tǒng)成本

衣寶廉表示，燃料電池要想降低費用，首先是要降低電堆的費用，削減電堆成本可以通過提升電堆比功率并減少材料用量來實現(xiàn);其次，需攻克技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)關(guān)鍵材料(如電催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等)及部件(如空壓機)的規(guī)?；a(chǎn);最后，根據(jù)工況和電堆最優(yōu)運行條件制定控制策略，確保電池系統(tǒng)滿足用戶需求。

針對燃料電池性能提升，需降低其極化曲線中的化學、歐姆及能差損失。這要求研發(fā)高效電催化劑減少化學損失，采用超薄增強質(zhì)子交換膜降低歐姆損失，并優(yōu)化流場與電極結(jié)構(gòu)，提升氧傳輸效率，減少能差損失。

據(jù)美國能源部預(yù)測，規(guī)模化生產(chǎn)將使成本降低超50%。隨著關(guān)鍵材料和部件的量產(chǎn)，預(yù)計到2025年電堆成本將降至千元以下。同時，提升電堆工作電流密度至每平方3-4安培，將使輸出功率翻倍，成本再降50%，預(yù)計屆時電堆成本可達300-500元，整個發(fā)動機系統(tǒng)每千瓦成本約千元。

此外，還需改進電堆組裝工藝，提升一致性，確保在高電流密度下穩(wěn)定運行，從而提高比功率，降低成本。最后，基于基礎(chǔ)研究成果，優(yōu)化電子系統(tǒng)與控制策略，提升其在復雜工況下的可靠性與耐久性，是燃料電池技術(shù)持續(xù)進步的關(guān)鍵。

降低氫源的費用

獲得氫源有三種方式，可再生能源電解水制氫，化學工業(yè)的副產(chǎn)氫，以及用生物質(zhì)來做氫。

衣寶廉表示，在沿海城市，可用海上風電制氫，建氫氣輸送管道輸送到中心加氫站的方式。若將西北、西南地區(qū)的可再生能源電解水輸送到中部地區(qū)，就有了氫長距離輸送問題，氫儲運是現(xiàn)在最難克服的難點。“從長遠角度來看，可以運用管道運輸或者把氫變?yōu)榘币约昂铣杉状肌．斍案玫囊环N方式是把氫加到天然氣管網(wǎng)當中輸送，在天然氣管網(wǎng)中的氫氣大于5%的時候，可以在用氫的時候采用膜分離把氫分離出來，如果低于5%，可以抽出等液值的天然氣重整制氫，這樣可以降低氫的成本?！?/p>

近期規(guī)劃可以聚焦于高效利用副產(chǎn)氫資源，通過凈化處理直接應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。同時，加速推進抗毒氫氧化電催化劑的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進程，旨在實現(xiàn)低成本副產(chǎn)氫的直接轉(zhuǎn)化利用。對于缺乏副產(chǎn)氫資源的地區(qū)，可積極探索并實踐天然氣、煤層氣等資源的裂解技術(shù)，以生產(chǎn)綠色氫氣及碳材料，從而為燃料電池汽車提供清潔、可持續(xù)的能源供應(yīng)。

降低加氫站建設(shè)費用

降低加氫站建設(shè)成本的關(guān)鍵在于優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備的采購與配置，主要包括氫氣壓縮機、儲氫罐以及加氫站其他基礎(chǔ)設(shè)施的投資。當前，中國在加氫站建設(shè)上已取得了顯著成就，全國范圍內(nèi)已建成417座加氫站，數(shù)量位居世界首位。加氫站能夠盈利關(guān)鍵在于提升其運營效率，當加氫站每日能穩(wěn)定供應(yīng)并加注500至600公斤的氫氣時，其運營成本將得到有效覆蓋，進而步入盈利階段。衣寶廉表示，燃料電池轎車要真正走入千家萬戶，必須待氫源成本及燃料電池車售價降至與燃油車相當?shù)乃剑瑫r實現(xiàn)氫能高速公路網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋以及市內(nèi)加氫站的基本普及。

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