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燃料電池:成本將決定商業化的成敗

2017-10-24 15:47:26 電池中國網   作者: 周效敬  

氫燃料電池作為氫能的重要應用領域,其商業化的一個關鍵因素就是成本,成本的解決程度關系著商業化的成敗。從加氫設施到關鍵零部件,業內一直在做著氫燃料電池降成本的努力。

加油加氫混合站 多能補給降成本

近日,一則新聞引起業內的注意:廣東省云浮市新興縣將建設全國首個加氫加油混合站,并計劃將該模式在全國范圍進行推廣。據電池中國網了解,該項目已委托相關設計單位完成初步的方案設計,計劃于2017年11月動工,2018年6月完工。新興縣相關部門表示,地方政府將加大力度推廣氫燃料電池物流車并形成終端應用,尤其要加速推進加氫加油混合站選址、土地出讓、立項、報批報建等工作。

加氫加油混合站是解決加氫站高昂建站成本的新思路。據了解,根據加注氫氣的能力計算,一天加注200公斤氫氣的加氫站,目前需要1000萬人民幣左右的投入(不含土地成本)。如果要支持70MPa,建站費用則更高,即使去掉400萬元補貼,成本也要600萬元人民幣左右。加油與加氫同時運營的優勢是可以最大程度降低加氫站的投資風險。在氫燃料電池汽車尚未大規模推廣的階段,以加油為主,這樣可以維持運營,在氫燃料電池汽車發展起來之后,以加氫為主。

清華大學汽車工程系副主任李建秋教授向電池中國網表示,在城市中,除了加氫站和加油站混合經營外,也可以實行加氫站與充電站混合運營,打造一個“零排放”的交通工具能源補給體系。

加氫站采取多能補給、混合經營的好處無需多言,然而公眾也有一些疑問,比如,加氫、加油甚至充電站混合經營,兩種易燃品易爆品如此親近,如何保障補給站的安全?充電站和加氫站混合經營,電火花對會不會帶來安全威脅?類似問題還需相關專家進一步給出專業解答。

核心部件國產化 突破壟斷降成本

任何一個產業,鋰電池也好,氫燃料電池也罷,當核心零部件的技術被外國壟斷時,其價格往往居高不下,國內企業也往往陷于被動局面,核心零部件國產化是燃料電池降成本的一個重要課題。

燃料電池汽車由燃料電池系統、儲氫瓶、驅動電機、整車控制系統、輔助電池系統構成。燃料電池系統由則燃料電池堆(催化劑、雙極板、質子交換膜)、空氣循環系統、供氫和水/熱管理系統構成,約占整車成本的63%。燃料電池核心零部件的國產化進程不斷加快,使燃料電池系統的成本不斷下降。

雙極板方面,我國的石墨雙極板技術目前已經成熟,并已實現大規模應用,國內石墨雙極板的供應商有杭州鑫能石墨、江陰滬江科技、上海喜麗碳素等。金屬雙極板和復合雙極板是未來發展的趨勢,有較大的發展空間。在國內,新源動力、大連化物所對金屬雙極板的研究正在進行中。

質子交換膜在讓氫離子(質子)通過的同時,阻止電子、氫分子、水分子等通過,它是氫燃料電池發生化學反應的重要一環。因此,質子交換膜需要具備一些特性,比如,電導率高、熱穩定性好、可加工性強等。均質膜方面,武漢理工新能源公司、山東東岳集團、上海神力科技、大連新源動力等已具備生產能力;復合膜方面,武漢理工已向國內外數家研究單位提供測試樣品。

低鉑催化劑或非鉑催化劑是氫燃料電池的未來發展趨勢,國內在這方面的研究依然在進行當中,大連化物所在低鉑催化劑的研發中已取得較大進展。據媒體報道,新源動力MEA10a-CCM10型號的膜電極產品采用的催化劑、質子交換膜和氣體擴散層已經開始使用國產產品。

政策技術雙驅動 規模效應降成本

政策是發展氫燃料電池的最好推手,政府有規劃,企業投資布局燃料電池就會少很多后顧之憂,氫燃料電池的生產實現規模化,成本才能降下來。

今年9月,上海發布《上海市燃料電池汽車發展規劃》,規劃到2020年,上海將聚集超過100家燃料電池汽車相關企業,于2025年建成50座加氫站,計劃到2030年,上海燃料電池汽車全產業鏈年產值突破3000億元。河北張家口則計劃在冬奧會到來之前,要建設19座加氫站,并將所有公交車輛換成氫燃料電池汽車。上海和河北張家口的規劃無疑都有利于燃料電池的規模化發展。

據電池中國網了解,目前,國內氫燃料電池發動機的生產成本在10000~15000元/kW;年產千臺機以上,成本會下降到6~8成;如果年產10萬臺,成本則可以下降至1000~2000元/kW。李建秋表示,如果按正常速度發展,億華通2025年可以達到10萬臺規模。

除了規模效應促使成本降低之外,技術的進步增加了燃料電池使用壽命,這同樣可以降低其成本。據悉,國外質子交換膜燃料電池最長壽命已達到40000~60000小時,我國可做到約5000小時,2020年能夠實現10000小時,2025年也實現20000~25000個小時,到那時氫燃料電池可以與車輛等壽命。燃料電池成本分攤到全生命周期,壽命的延長自然就降低了購買和使用成本。

目前,氫燃料電池與鋰電池、燃油車相比,成本上還有較大差距。除了通過政策的推動來擴大生產規模,通過技術研發降低生產成本,以及通過提升核心零部件的國產化水平來降低成本外,經營模式上的創新也是一個不錯的方向,正如加氫加油混合站的建設一樣,終會將氫燃料電池推向商業化之路。




責任編輯: 李穎

標簽:新能源,燃料電池,成本,新能源汽車,加油加氫混合站