氫燃料電池汽車將打開氫能應(yīng)用的突破口

　　問：為什么說上下游協(xié)同降本能推動氫燃料電池汽車邁向商業(yè)化應(yīng)用新階段？

　　答：用氫能代替燃油驅(qū)動各種交通工具，不僅能實現(xiàn)交通領(lǐng)域節(jié)能減排，而且能提高國家能源的安全性。盡管氫燃料電池汽車有諸多優(yōu)點，但其發(fā)展必須攻克成本難點：第一，目前燃料電池發(fā)動機(jī)比較貴，導(dǎo)致一輛燃料電池汽車的售價是燃油車的2~3倍、鋰離子電池汽車的1.5~2倍；第二，加氫站的建設(shè)費(fèi)用比較高，在1200萬~1500萬元；第三，加氫站的加氫費(fèi)用每千克為60~70元，只有降到30元以下才能跟燃油車競爭。因此，要實現(xiàn)無補(bǔ)貼的燃料電池汽車商業(yè)化運(yùn)行，必須大幅降低供氫成本和氫燃料電池系統(tǒng)成本，進(jìn)而降低氫燃料電池汽車運(yùn)行成本。

　　問：降低供氫成本需要考慮哪幾個方面？

　　答：一是氫源方面，二是儲運(yùn)方面。

　　氫源方面，主要有三種制氫方式：化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫制氫、可再生能源制氫。我國具有豐富的副產(chǎn)氫資源，年產(chǎn)量近千萬噸；可再生能源制氫是利用棄風(fēng)、棄水、棄光的富余電量和生物質(zhì)等進(jìn)行電解水制氫，電解水制氫類型包括堿水電解、純水電解（質(zhì)子交換膜水電解）、高溫固體氧化物水蒸氣電解，我國堿水電解技術(shù)水平世界第一，售價是國際售價的1/3。純水電解國內(nèi)已做到兆瓦級，但數(shù)量和性能與國外比還有差距。高溫固體氧化物電解效率最高，但還處于發(fā)展階段。

　　儲運(yùn)方面，利用"三北"地區(qū)豐富的水力、風(fēng)能、太陽能發(fā)電，大力發(fā)展質(zhì)子交換膜電解水制氫，把氫氣送入天然氣管網(wǎng)，最高濃度可達(dá)20%，在需要?dú)錃獾牡胤?，采用膜分離從天然氣氫混合物中提取純氫，當(dāng)氫濃度低時，可抽取等熱值天然氣進(jìn)行重整制氫。在近海地區(qū)發(fā)展海上風(fēng)電，采用電解水制氫，利用氫氣管道將氫氣輸送至海港，將氫液化作為商品用管車送至附近加氫站。加氫站建設(shè)電解水制氫裝置和天然氣重整制氫裝置，利用上述方案提高氫氣輸送效率，降低用氫成本。氫氣壓縮機(jī)、高壓儲氫瓶、加氫機(jī)等也需要盡快國產(chǎn)化和批量生產(chǎn)，還要建設(shè)油氫電合建站，大幅降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。

　　問：降低燃料電池系統(tǒng)成本需要從哪些方面著手？

　　答：首先要降低燃料電池電堆的成本，電堆成本為燃料電池系統(tǒng)的50%左右，要提高電堆比功率，研究高活性的催化劑，同時降低鉑用量。制備高性能超薄增強(qiáng)復(fù)合膜，增加機(jī)械強(qiáng)度，實現(xiàn)低透氣率。對于膜電極組合而言，膜減薄后，大幅降低了歐姆極化，同時采用靜電噴涂，形成結(jié)構(gòu)部分有序化，從而降低氧傳質(zhì)阻力和提高電極活性。在雙極板類型中，無孔碳板和金屬板工藝在國內(nèi)已成熟，加大力度對無涂層的不銹鋼板工藝進(jìn)行研究，薄金屬沖壓雙極板具有比功率高、成本低的優(yōu)勢。改進(jìn)流場結(jié)構(gòu)，提高電池性能，提高氧氣傳質(zhì)速率、排水效率，將電堆的工作電流密度由現(xiàn)在每平方厘米2安培提高為4~5安培，電堆成本由1000~1500元降為500~700元。

　　其次，在組裝燃料電池系統(tǒng)中，要使電堆在最適宜運(yùn)行的條件下工作，電-電混合能控制燃料電池輸出功率，使其平穩(wěn)輸出，解決燃料電池響應(yīng)慢的問題，提升電池系統(tǒng)的可靠性和耐久性，降低研發(fā)和售后服務(wù)成本攤銷。

　　最后，突破關(guān)鍵材料和氫瓶瓶口閥等"卡脖子"核心零部件，提升核心技術(shù)創(chuàng)新能力，實現(xiàn)關(guān)鍵材料、關(guān)鍵部件國產(chǎn)化、批量化生產(chǎn)，顯著降低燃料電池系統(tǒng)成本。按美國能源部預(yù)測，實現(xiàn)燃料部件批量生產(chǎn)，達(dá)到萬輛級生產(chǎn)，電池系統(tǒng)成本可降低50%以上，這樣，到"十四五"結(jié)束，燃料電池發(fā)動機(jī)成本可降為每千瓦500元左右。（郭昊  采訪整理）

　　轉(zhuǎn)自：中國石化報

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