國際氫能展獲悉，能源變革需要氫能

“雙碳”目標是當前推動(dòng)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型的重要抓手，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(shí)現儲能和可再生能源的再分配，還可實(shí)現難于脫碳領(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(xué)原理發(fā)電，核心為電解質(zhì)膜、催化劑與雙極板。其發(fā)電系統整合電堆、氫氣、空氣供給及水、電管理系統。應用于汽車(chē)上，用氫瓶替代油箱，燃料電池發(fā)動(dòng)機替代內燃機，實(shí)現零排放，產(chǎn)物僅產(chǎn)水。燃料電池作為大電流低電壓設備，要與二次電池混合來(lái)驅動(dòng)電機，適用于大功率長(cháng)續航車(chē)型。

燃料電池能量高，可達0.5-1.0KWH/Kg，非常適合重載車(chē)。且電堆與氫罐是分開(kāi)的，提高了發(fā)動(dòng)機的安全性，不會(huì )產(chǎn)生燃燒和爆炸。在極寒條件下，氫燃料電池車(chē)續航里程不打折扣，且廢熱可為車(chē)供暖。駕駛過(guò)程中，氫燃料電池車(chē)的續駛里程，加氫時(shí)間，駕駛舒適性均均可與燃油車(chē)比肩。

燃料電池車(chē)的優(yōu)點(diǎn)眾多，為何尚未實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，只能靠政府補貼或獎勵進(jìn)行示范運行?衣寶廉表示，想要實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，必須降低燃料電池發(fā)動(dòng)機成本、氫源成本以及加氫站建設費用。

當前，燃料電池發(fā)動(dòng)機貴導致整車(chē)售價(jià)是燃油車(chē)的2倍，是鋰離子電池車(chē)的1.5倍。同時(shí)，加氫站的建設費用也高達1200~1500萬(wàn)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(chē)的運行費用也遠高于燃油車(chē)，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(chē)競爭。

降低電堆與系統成本

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(guò)提升電堆比功率并減少材料用量來(lái)實(shí)現;其次，需攻克技術(shù)瓶頸，實(shí)現關(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?；a(chǎn);最后，根據工況和電堆最優(yōu)運行條件制定控制策略，確保電池系統滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

針對燃料電池性能提升，需降低其極化曲線(xiàn)中的化學(xué)、歐姆及能差損失。這要求研發(fā)高效電催化劑減少化學(xué)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(chǎng)與電極結構，提升氧傳輸效率，減少能差損失。

據美國能源部預測，規?；a(chǎn)將使成本降低超50%。隨著(zhù)關(guān)鍵材料和部件的量產(chǎn)，預計到2025年電堆成本將降至千元以下。同時(shí)，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%，預計屆時(shí)電堆成本可達300-500元，整個(gè)發(fā)動(dòng)機系統每千瓦成本約千元。

此外，還需改進(jìn)電堆組裝工藝，提升一致性，確保在高電流密度下穩定運行，從而提高比功率，降低成本。最后，基于基礎研究成果，優(yōu)化電子系統與控制策略，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)持續進(jìn)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(xué)工業(yè)的副產(chǎn)氫，以及用生物質(zhì)來(lái)做氫。

衣寶廉表示，在沿海城市，可用海上風(fēng)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、西南地區的可再生能源電解水輸送到中部地區，就有了氫長(cháng)距離輸送問(wèn)題，氫儲運是現在最難克服的難點(diǎn)?！皬拈L(cháng)遠角度來(lái)看，可以運用管道運輸或者把氫變?yōu)榘币约昂铣杉状?。當前更好的一種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(shí)候，可以在用氫的時(shí)候采用膜分離把氫分離出來(lái)，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>

近期規劃可以聚焦于高效利用副產(chǎn)氫資源，通過(guò)凈化處理直接應用于相關(guān)領(lǐng)域。同時(shí)，加速推進(jìn)抗毒氫氧化電催化劑的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，旨在實(shí)現低成本副產(chǎn)氫的直接轉化利用。對于缺乏副產(chǎn)氫資源的地區，可積極探索并實(shí)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(chē)提供清潔、可持續的能源供應。

降低加氫站建設費用

降低加氫站建設成本的關(guān)鍵在于優(yōu)化關(guān)鍵設備的采購與配置，主要包括氫氣壓縮機、儲氫罐以及加氫站其他基礎設施的投資。當前，中國在加氫站建設上已取得了顯著(zhù)成就，全國范圍內已建成417座加氫站，數量位居世界首位。加氫站能夠盈利關(guān)鍵在于提升其運營(yíng)效率，當加氫站每日能穩定供應并加注500至600公斤的氫氣時(shí)，其運營(yíng)成本將得到有效覆蓋，進(jìn)而步入盈利階段。衣寶廉表示，燃料電池轎車(chē)要真正走入千家萬(wàn)戶(hù)，必須待氫源成本及燃料電池車(chē)售價(jià)降至與燃油車(chē)相當的水平，同時(shí)實(shí)現氫能高速公路網(wǎng)絡(luò )的全面覆蓋以及市內加氫站的基本普及。

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