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行業(yè)新聞

氫價若跌破30元/公斤 燃料電池車或可“井噴”

發(fā)布時間:2024-10-18 14:01:57  
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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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