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氢能及燃料电池产业迎来“新舞台”

admin2021-09-1514
首批国家燃料电池汽车示范应用城市群获批
氢能及燃料电池产业迎来“新舞台”
9月2日,广东省发改委发布消息,财政部、工业和信息化部、科技部、国家发革委、国家能源局(以下简称“五部委”)正式批复燃料电池汽车示范应用广东城市群为首批示范城市群,加上此前北京、上海相继发布消息,以京津冀、长三角、珠三角为核心的首批国家燃料电池汽车示范应用城市群正式明确。
首批示范城市群的明确,不仅为我国氢能及燃料电池汽车产业提供了“舞台”,也为氢燃料电池汽车推广应用及电堆技术攻关创造了机遇。9月5日,在第十七届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛上,中国工程院院士衣宝廉表示:“燃料电池汽车的产业化是氢能应用的突破口,我们要坚持自主创新,突破卡脖子技术,实现关键材料与部件的批量生产,大幅度降低燃料电池车、加氢站建设和氢源的成本,尽快实现燃料电池汽车的产业化。”
“安全”“减碳”属性让燃料电池受热捧
燃料电池主要是由电解质膜、电催化剂、扩散层和双极板等关键材料构成,其发电原理是燃料箱中的氢气进入燃料电池堆后,氢气与通过进气口收集的氧气发生电化学反应,这一过程产生的电能直接驱动电机或储存在电池中供未来使用,不仅转化效率高,而且更加安全,如果燃料电池堆发生故障,只要把氢源切断,就不会产生燃烧和爆炸。“把燃料电池发动机装到车上,用氢瓶来代替油箱,用燃料电池发动机来代替内燃机,得到的好处就是没有带污染的尾排,尾排仅仅是水。”对于燃料电池在助力实现碳达峰碳中和目标愿景方面,衣宝廉用简单的比喻进行说明。
作为能源转型和汽车行业转型的有效降碳路径,氢燃料电池如今站上了产业风口,不仅频频现身于不少地区的产业规划路线图中,更引发了资本市场的追逐热捧。但是燃料电池要想产业化还必须攻克两大难点。一是燃料电池发动机贵,一辆燃料电池车的售价是燃油车的2倍到3倍,是锂离子电池车的1.5到2倍;二是加氢站建设费用比较高,每个加氢站需1200万元到1500万元。车辆在加氢站加氢的费用也比较高,达到60—80元。“只有降到30元以下才能和燃油车竞争。因此要实现无补贴的燃料电池商业化,必须大幅度降低燃料电池发动机的成本和氢气成本,同时降低加氢站的建设费用。”衣宝廉补充道。
核心零部件实现自主化 成本有了明显降幅
事实上,近年来,氢燃料电池汽车技术攻关取得一定成果,我国部分企业在燃料电池核心零部件上实现了自主化,且几乎所有零部件成本都有了明显的降幅。
而在五部委联合发布《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》中,记者也看到,《通知》明确考核评价结果将量化为综合评分。考核内容包括“燃料电池汽车推广应用”“关键零部件研发产业化”和“氢能供应”三部分。多位专家一致认为,考核最终是为了实现氢能自主技术进步,进而初步构建车用氢能和燃料电池汽车产业体系。
国家燃料电池汽车及动力系统工程技术研究中心副主任马天才在接受媒体采访时举例说明,“五年前每千瓦电堆成本大约在1万元,现在这一数字降至2000元—3000元;燃料电池价格总体下降幅度超过60%。此外,目前国内不论电堆还是燃料电池系统,国产化率基本达到90%,一些辅助系统的性价比甚至明显超过国外。以目前的技术进步和基础设施建设速度,2025年燃料电池总成本降至每千瓦2000元的目标不难实现,到2030年氢燃料电池汽车价格可能与燃油车接近。”
燃料电池汽车加速产业化
“我们解决了卡脖子技术,实现了批量生产,我们还要创新驱动来解决燃料电池的技术发展,实现燃料电池乘用车的商业化。”在新示范政策引领下的燃料电池汽车产业化突破路径上,衣宝廉指出可以从三个方面实现燃料电池关键材料和部件的产业化并批量生产,同时提高电堆的比功率就可以大幅度降低燃料电池发动机的成本,进而降低燃料电池车的成本。
首先,靠技术创新,简化电堆结构和电池系统,采用超低铂有序化电极化大幅度降低铂用量,将燃料电池车的成本降到锂离子电动车水平,并实现乘用车商业化。其次,大力发展可再生能源电解水制备绿氢,采用天然气或纯氢管网输送氢气,加氢站加的氢可降至每公斤30元以下,车的运行费用就可以和燃油车竞争了。最后,实现氢气压缩机,高压储氢瓶和加氢机等国产化和批量生产,建油、氢、电合建站,就可以大幅度降低加氢站的建设费用,待加氢站达到一定密度,再示范商业化乘用车。
纵观全球其他各国氢能及燃料电池汽车市场发展的步骤,基本分为四步:示范、规模化、多元化、广泛推广,我国在“十四五”的开端迈出了氢能市场发展的第一步,这一步势必要走得扎实有力。
(本报记者 王薛淄)

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