政策技术双驱动 燃料电池成本将决定商业化成败

电池中国网 中字

氢燃料电池作为氢能的重要应用领域,其商业化的一个关键因素就是成本,成本的解决程度关系着商业化的成败。从加氢设施到关键零部件,业内一直在做着氢燃料电池降成本的努力。

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加油加氢混合站 多能补给降成本

近日,一则新闻引起业内的注意:广东省云浮市新兴县将建设全国首个加氢加油混合站,并计划将该模式在全国范围进行推广。据电池中国网了解,该项目已委托相关设计单位完成初步的方案设计,计划于2017年11月动工,2018年6月完工。新兴县相关部门表示,地方政府将加大力度推广氢燃料电池物流车并形成终端应用,尤其要加速推进加氢加油混合站选址、土地出让、立项、报批报建等工作。

加氢加油混合站是解决加氢站高昂建站成本的新思路。据了解,根据加注氢气的能力计算,一天加注200公斤氢气的加氢站,目前需要1000万人民币左右的投入(不含土地成本)。如果要支持70MPa,建站费用则更高,即使去掉400万元补贴,成本也要600万元人民币左右。加油与加氢同时运营的优势是可以最大程度降低加氢站的投资风险。在氢燃料电池汽车尚未大规模推广的阶段,以加油为主,这样可以维持运营,在氢燃料电池汽车发展起来之后,以加氢为主。

清华大学汽车工程系副主任李建秋教授向电池中国网表示,在城市中,除了加氢站和加油站混合经营外,也可以实行加氢站与充电站混合运营,打造一个“零排放”的交通工具能源补给体系。

加氢站采取多能补给、混合经营的好处无需多言,然而公众也有一些疑问,比如,加氢、加油甚至充电站混合经营,两种易燃品易爆品如此亲近,如何保障补给站的安全?充电站和加氢站混合经营,电火花对会不会带来安全威胁?类似问题还需相关专家进一步给出专业解答。

核心部件国产化 突破垄断降成本

任何一个产业,锂电池也好,氢燃料电池也罢,当核心零部件的技术被外国垄断时,其价格往往居高不下,国内企业也往往陷于被动局面,核心零部件国产化是燃料电池降成本的一个重要课题。

燃料电池汽车由燃料电池系统、储氢瓶、驱动电机、整车控制系统、辅助电池系统构成。燃料电池系统由则燃料电池堆(催化剂、双极板、质子交换膜)、空气循环系统、供氢和水/热管理系统构成,约占整车成本的63%。燃料电池核心零部件的国产化进程不断加快,使燃料电池系统的成本不断下降。

双极板方面,我国的石墨双极板技术目前已经成熟,并已实现大规模应用,国内石墨双极板的供应商有杭州鑫能石墨、江阴沪江科技、上海喜丽碳素等。金属双极板和复合双极板是未来发展的趋势,有较大的发展空间。在国内,新源动力、大连化物所对金属双极板的研究正在进行中。

质子交换膜在让氢离子(质子)通过的同时,阻止电子、氢分子、水分子等通过,它是氢燃料电池发生化学反应的重要一环。因此,质子交换膜需要具备一些特性,比如,电导率高、热稳定性好、可加工性强等。均质膜方面,武汉理工新能源公司、山东东岳集团、上海神力科技、大连新源动力等已具备生产能力;复合膜方面,武汉理工已向国内外数家研究单位提供测试样品。

低铂催化剂或非铂催化剂是氢燃料电池的未来发展趋势,国内在这方面的研究依然在进行当中,大连化物所在低铂催化剂的研发中已取得较大进展。据媒体报道,新源动力MEA10a-CCM10型号的膜电极产品采用的催化剂、质子交换膜和气体扩散层已经开始使用国产产品。

政策技术双驱动 规模效应降成本

政策是发展氢燃料电池的最好推手,政府有规划,企业投资布局燃料电池就会少很多后顾之忧,氢燃料电池的生产实现规模化,成本才能降下来。

今年9月,上海发布《上海市燃料电池汽车发展规划》,规划到2020年,上海将聚集超过100家燃料电池汽车相关企业,于2025年建成50座加氢站,计划到2030年,上海燃料电池汽车全产业链年产值突破3000亿元。河北张家口则计划在冬奥会到来之前,要建设19座加氢站,并将所有公交车辆换成氢燃料电池汽车。上海和河北张家口的规划无疑都有利于燃料电池的规模化发展。

据电池中国网了解,目前,国内氢燃料电池发动机的生产成本在10000~15000元/kW;年产千台机以上,成本会下降到6~8成;如果年产10万台,成本则可以下降至1000~2000元/kW。李建秋表示,如果按正常速度发展,亿华通2025年可以达到10万台规模。

除了规模效应促使成本降低之外,技术的进步增加了燃料电池使用寿命,这同样可以降低其成本。据悉,国外质子交换膜燃料电池最长寿命已达到40000~60000小时,我国可做到约5000小时,2020年能够实现10000小时,2025年也实现20000~25000个小时,到那时氢燃料电池可以与车辆等寿命。燃料电池成本分摊到全生命周期,寿命的延长自然就降低了购买和使用成本。

目前,氢燃料电池与锂电池、燃油车相比,成本上还有较大差距。除了通过政策的推动来扩大生产规模,通过技术研发降低生产成本,以及通过提升核心零部件的国产化水平来降低成本外,经营模式上的创新也是一个不错的方向,正如加氢加油混合站的建设一样,终会将氢燃料电池推向商业化之路。

作者: 周效敬

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