燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化是氫能應(yīng)用的突破口，我們要堅持自主創(chuàng)新，突破卡脖子技術(shù)，實現(xiàn)關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn)，大幅度降低燃料電池汽車、加氫站建設(shè)和氫源的成本，盡快實現(xiàn)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。實現(xiàn)燃料電池產(chǎn)業(yè)化，必須攻克兩方面主要問題。一方面是燃料電池發(fā)動機成本。燃料電池汽車售價之所以會達到燃油汽車的兩到三倍，鋰離子電池汽車的兩倍，主要原因就在于燃料電池系統(tǒng)中電堆的成本居高不下。在技術(shù)上實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)和電堆結(jié)構(gòu)的簡化，既可以降低燃料電池發(fā)動機的成本又能夠延長電堆壽命。采用薄膜、氫空逆流，可以替代增濕器。利用陽極水管理消除局部反極，延長電堆壽命。消除擴散層，來降低電堆成本。另一方面就是加氫站的建設(shè)成本。現(xiàn)在我國加氫站建設(shè)費用已經(jīng)達到每個加氫站1200萬元到1500萬元，并且加氫費用也達到了60到80元每公斤，這些成本都是目前亟待解決的問題。只有當(dāng)加氫費用達到每公斤30元左右時，氫燃料電池汽車才有能力與燃油車相競爭。因此，要實現(xiàn)無補貼的燃料電池商業(yè)化，既要大幅度降低燃料電池電堆的成本，又要降低加氫站的建設(shè)費用。降低燃料電池電堆的成本，需要從三方面實現(xiàn)。一是提高電堆的比功率，降低鉑用量；二是實現(xiàn)關(guān)鍵材料的批量生產(chǎn)，如催化劑、質(zhì)子交換模、雙極板、膜電極三合一，以及電堆和空氣壓縮機等零部件；三是要依據(jù)工況和電堆適宜的運行條件，制定控制策略，確保電池系統(tǒng)的可靠性與耐久性。燃料電池電堆的催化劑主要原料是鉑，研發(fā)高溫膜和抗毒的電催化劑，使燃料電池在近200度工作，既能夠抵抗一氧化碳的毒化作用，又有利于燃料電池提高電堆一致性，進而提高工作電流密度和電堆比功率，利用有序化電極應(yīng)用，大幅度降低鉑用量。目前國內(nèi)達到了每千瓦0.3克鉑，國際上達到了每千瓦0.2克鉑左右，只有降到每千瓦0.1克鉑以下才能實現(xiàn)燃料電池商業(yè)化。氫氣的制取目前有三種方式，化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制綠氫。對于我國目前現(xiàn)狀而言，利用電解水制氫更有發(fā)展前景。利用電解水制氫的副產(chǎn)氧、進行煤制氫，收集產(chǎn)生的二氧化碳注入油井，提高產(chǎn)油率。另外開發(fā)天然氣催化裂解制備氧氣和固體碳，提高氫氣的純度和減少二氧化碳的排放。利用棄風(fēng)、棄水、棄光所產(chǎn)生的可再生能源發(fā)電，進而電解水制氫，每年可制氫300萬噸左右。對于氫氣長距離輸送的問題，建議利用三北地區(qū)豐富的水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電，大力發(fā)展質(zhì)子交換膜電解水制氫，借助天然氣管網(wǎng)輸氫。當(dāng)氫氣濃度大于5%時，可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行重整制氫。在近海地區(qū)發(fā)展海上風(fēng)電，電解水制氫，利用氫氣管道，輸送海港，將氫液化作為商品，也可用列管車送至附近的加氫站。我國將提高國家自主貢獻力度，力爭在2030年實現(xiàn)“碳達峰”，2060年之前實現(xiàn)“碳中和”。實現(xiàn)這一脫碳目標(biāo)，能源問題首當(dāng)其沖。大力發(fā)展可再生能源，利用可再生能源電解水制備綠氫，即可實現(xiàn)儲能和可再生能源的再分配，還可實現(xiàn)難于脫碳領(lǐng)域如交通、冶金、建筑等領(lǐng)域的脫碳。歸根結(jié)底，解決技術(shù)創(chuàng)新問題是實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的核心問題。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢穩(wěn)中向好，產(chǎn)業(yè)鏈上下游多措并舉，企業(yè)之間協(xié)同聯(lián)動，解決卡脖子技術(shù)問題，推動市場進步。實現(xiàn)燃料電池的批量生產(chǎn)，大幅降低燃料電池成本，燃料電池汽車就可以實現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。
2022-04-29
氫能觀察張贏124960
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