國際氫能展獲悉，能源變革需要?dú)淠?/p>

“雙碳”目標(biāo)是當(dāng)前推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和可再生能源的再分配，還可實(shí)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(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(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(dòng)機(jī)替代內(nèi)燃機(jī)，實(shí)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(dòng)電機(jī)，適用于大功率長(zhǎng)續(xù)航車型。

燃料電池能量高，可達(dá)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(dòng)機(jī)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?yán)m(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(shí)間，駕駛舒適性均均可與燃油車比肩。

燃料電池車的優(yōu)點(diǎn)眾多，為何尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，只能靠政府補(bǔ)貼或獎(jiǎng)勵(lì)進(jìn)行示范運(yùn)行?衣寶廉表示，想要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，必須降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)成本、氫源成本以及加氫站建設(shè)費(fèi)用。

當(dāng)前，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)貴導(dǎo)致整車售價(jià)是燃油車的2倍，是鋰離子電池車的1.5倍。同時(shí)，加氫站的建設(shè)費(fèi)用也高達(dá)1200~1500萬元，是加油站和充電站的好幾倍。綠氫制備和儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用高，燃料電池車的運(yùn)行費(fèi)用也遠(yuǎn)高于燃油車，在加氫站的加氫費(fèi)用每公斤高達(dá)60~70元，只有降到30元以下才能與燃油車競(jìng)爭(zhēng)。

降低電堆與系統(tǒng)成本

衣寶廉表示，燃料電池要想降低費(fèi)用，首先是要降低電堆的費(fèi)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(shí)現(xiàn);其次，需攻克技術(shù)瓶頸，實(shí)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(jī))的規(guī)模化生產(chǎn);最后，根據(jù)工況和電堆最優(yōu)運(yùn)行條件制定控制策略，確保電池系統(tǒng)滿足用戶需求。

針對(duì)燃料電池性能提升，需降低其極化曲線中的化學(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(qiáng)質(zhì)子交換膜降低歐姆損失，并優(yōu)化流場(chǎng)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(cè)，規(guī)?；a(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(jì)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(yù)計(jì)屆時(shí)電堆成本可達(dá)300-500元，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)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(wěn)定運(yùn)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(fù)雜工況下的可靠性與耐久性，是燃料電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的關(guān)鍵。

降低氫源的費(fèi)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(qū)的可再生能源電解水輸送到中部地區(qū)，就有了氫長(zhǎng)距離輸送問題，氫儲(chǔ)運(yùn)是現(xiàn)在最難克服的難點(diǎn)?！皬拈L(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看，可以運(yùn)用管道運(yùn)輸或者把氫變?yōu)榘币约昂铣杉状?。?dāng)前更好的一種方式是把氫加到天然氣管網(wǎng)當(dāng)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，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(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(xiàn)低成本副產(chǎn)氫的直接轉(zhuǎn)化利用。對(duì)于缺乏副產(chǎn)氫資源的地區(qū)，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提供清潔、可持續(xù)的能源供應(yīng)。

降低加氫站建設(shè)費(fèi)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(jī)、儲(chǔ)氫罐以及加氫站其他基礎(chǔ)設(shè)施的投資。當(dāng)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(yùn)營(yíng)效率，當(dāng)加氫站每日能穩(wěn)定供應(yīng)并加注500至600公斤的氫氣時(shí)，其運(yùn)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，燃料電池轎車要真正走入千家萬戶，必須待氫源成本及燃料電池車售價(jià)降至與燃油車相當(dāng)?shù)乃?，同時(shí)實(shí)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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