作為清潔的二次能源,氫能的廣泛應用將成為影響經(jīng)濟發(fā)展的重要因素,為工業(yè)化注入新鮮血液。世界上氫能技術處于領先地位的國家如美國、加拿大、德國和日本,其燃料電池及氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術經(jīng)過了20多年研究,氫能產(chǎn)業(yè)體系、核心部件及材料均已具備量產(chǎn)基礎,商業(yè)化推廣迅猛。近年來,我國也提出了氫能的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和支持政策,但我國制造業(yè)核心工藝技術、核心部件及材料等技術基礎相對薄弱,在氫能產(chǎn)業(yè)核心的燃料電池系統(tǒng)研發(fā)制造方面,幾乎沒有具備一定規(guī)模的材料及核心部件的研發(fā)和制造商、沒有自有知識產(chǎn)權的電堆及量產(chǎn)制造工藝技術,只有極少量商業(yè)運行的燃料電池車和加氫站,氫能產(chǎn)業(yè)鏈建設仍處于初期階段。
目前我國燃料電池及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難點在于:
一是燃料電池等產(chǎn)品質量和水平有待提高。以氫能核心燃料電池系統(tǒng)技術為例,燃料電池系統(tǒng)是發(fā)電單元,電堆是其核心部件,電堆的關鍵部件是膜電極組件和雙極板,關鍵材料包括質子交換膜、鉑金催化劑、極板材料、極板涂層材料等,但我國在這方面水平和質量還達不到燃料電池的要求。
二是尚未掌握批量制造工藝技術。我國有些材料和產(chǎn)品設計實驗室成果已達到國際水平,但不掌握批量制造工藝技術,沒有批量生產(chǎn)線,燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈依然梗阻。以電堆制造批量工藝技術為例,我國目前還沒有掌握極板的加工工藝技術、以原材料為基礎的全自動化電堆批量制造工藝技術、催化劑涂層批量制造工藝技術等,直接影響到電堆質量一致性、可靠性及整個燃料電池系統(tǒng)的品質,不良率居高不下,直接導致成本居高不下。沒有批量制造工藝技術無法滿足我國巨大的應用市場需求。
三是通用材料和制造工藝缺乏。如不銹鋼材料,既是燃料電池極板的重要材料,也是未來管道輸氫的重要材料。德國使用不銹鋼316L管道輸送純氫氣體40年左右了,我國也生產(chǎn)這個批號的鋼材料,但等級低、雜質高,不適用于輸氫要求。氫能產(chǎn)業(yè)鏈應用領域需要多種高壓閥門,對金屬材料的耐腐蝕、承高壓性能要求高。我國煉鋼產(chǎn)業(yè)規(guī)模大,但無法生產(chǎn)氫能產(chǎn)業(yè)所需的特種和高品質鋼材,只能大量進口。
建議:
一是盡早啟動在關鍵材料、核心部件和制造工藝技術上的投入。現(xiàn)階段我國對氫能的資金投入主要集中在燃料電池及氫能的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場培育上,燃料電池汽車制造商獲得支持資金,擴大了燃料電池汽車的制造規(guī)模,但氫能基礎材料和核心部件才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵,現(xiàn)在仍需從國際上大量采購。我國長期大量投入,但主宰權沒能掌握在自己手中,特別是燃料電池和氫能源技術是軍民融合技術,其重要性不言而喻。因此,我國需要盡快將重點轉移到關鍵材料、核心部件和制造工藝技術的研究上。
二是通過中德合作發(fā)展我國在氫能產(chǎn)品和裝備領域的批量制造工藝技術。德國是世界裝備制造業(yè)領頭羊,其工業(yè)標準與中國工業(yè)標準契合度高,經(jīng)過20年的研發(fā)實踐,已擁有了完善成熟的氫能源全產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)業(yè)體系和技術,目前處于大力發(fā)展和推廣期。我國氫能產(chǎn)業(yè)市場需求全球最大,政府對氫能的產(chǎn)業(yè)支持力度全球最大。中國企業(yè)可以通過與德國企業(yè)在核心技術層面開展合作,力爭實現(xiàn)批量制造工藝技術和產(chǎn)業(yè)本地化轉移,逐步建立我國的氫能產(chǎn)業(yè)研發(fā)和制造體系。
綜上所述,我國在推動燃料電池和氫能技術發(fā)展,出臺燃料電池汽車和加氫站支持政策的同時,特別要高度重視氫能產(chǎn)業(yè)各個技術環(huán)節(jié)涉及的關鍵材料、核心部件及制造工藝技術的研發(fā),加快出臺相應的支持政策。要借鑒適合我國發(fā)展的其他國家的發(fā)展經(jīng)驗,了解其發(fā)展歷程,研究其技術路線的選擇原因,少走彎路,使我國的氫能產(chǎn)業(yè)體系健康發(fā)展。
目前我國燃料電池及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難點在于:
一是燃料電池等產(chǎn)品質量和水平有待提高。以氫能核心燃料電池系統(tǒng)技術為例,燃料電池系統(tǒng)是發(fā)電單元,電堆是其核心部件,電堆的關鍵部件是膜電極組件和雙極板,關鍵材料包括質子交換膜、鉑金催化劑、極板材料、極板涂層材料等,但我國在這方面水平和質量還達不到燃料電池的要求。
二是尚未掌握批量制造工藝技術。我國有些材料和產(chǎn)品設計實驗室成果已達到國際水平,但不掌握批量制造工藝技術,沒有批量生產(chǎn)線,燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈依然梗阻。以電堆制造批量工藝技術為例,我國目前還沒有掌握極板的加工工藝技術、以原材料為基礎的全自動化電堆批量制造工藝技術、催化劑涂層批量制造工藝技術等,直接影響到電堆質量一致性、可靠性及整個燃料電池系統(tǒng)的品質,不良率居高不下,直接導致成本居高不下。沒有批量制造工藝技術無法滿足我國巨大的應用市場需求。
三是通用材料和制造工藝缺乏。如不銹鋼材料,既是燃料電池極板的重要材料,也是未來管道輸氫的重要材料。德國使用不銹鋼316L管道輸送純氫氣體40年左右了,我國也生產(chǎn)這個批號的鋼材料,但等級低、雜質高,不適用于輸氫要求。氫能產(chǎn)業(yè)鏈應用領域需要多種高壓閥門,對金屬材料的耐腐蝕、承高壓性能要求高。我國煉鋼產(chǎn)業(yè)規(guī)模大,但無法生產(chǎn)氫能產(chǎn)業(yè)所需的特種和高品質鋼材,只能大量進口。
建議:
一是盡早啟動在關鍵材料、核心部件和制造工藝技術上的投入。現(xiàn)階段我國對氫能的資金投入主要集中在燃料電池及氫能的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場培育上,燃料電池汽車制造商獲得支持資金,擴大了燃料電池汽車的制造規(guī)模,但氫能基礎材料和核心部件才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵,現(xiàn)在仍需從國際上大量采購。我國長期大量投入,但主宰權沒能掌握在自己手中,特別是燃料電池和氫能源技術是軍民融合技術,其重要性不言而喻。因此,我國需要盡快將重點轉移到關鍵材料、核心部件和制造工藝技術的研究上。
二是通過中德合作發(fā)展我國在氫能產(chǎn)品和裝備領域的批量制造工藝技術。德國是世界裝備制造業(yè)領頭羊,其工業(yè)標準與中國工業(yè)標準契合度高,經(jīng)過20年的研發(fā)實踐,已擁有了完善成熟的氫能源全產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)業(yè)體系和技術,目前處于大力發(fā)展和推廣期。我國氫能產(chǎn)業(yè)市場需求全球最大,政府對氫能的產(chǎn)業(yè)支持力度全球最大。中國企業(yè)可以通過與德國企業(yè)在核心技術層面開展合作,力爭實現(xiàn)批量制造工藝技術和產(chǎn)業(yè)本地化轉移,逐步建立我國的氫能產(chǎn)業(yè)研發(fā)和制造體系。
綜上所述,我國在推動燃料電池和氫能技術發(fā)展,出臺燃料電池汽車和加氫站支持政策的同時,特別要高度重視氫能產(chǎn)業(yè)各個技術環(huán)節(jié)涉及的關鍵材料、核心部件及制造工藝技術的研發(fā),加快出臺相應的支持政策。要借鑒適合我國發(fā)展的其他國家的發(fā)展經(jīng)驗,了解其發(fā)展歷程,研究其技術路線的選擇原因,少走彎路,使我國的氫能產(chǎn)業(yè)體系健康發(fā)展。