近日,2018第二屆中國新能源汽車測試評價技術(shù)發(fā)展高峰論壇在深圳舉辦,武漢雄韜氫雄燃料
電池科技有限公司CEO熊云出席此次會議,并在“動力
電池測試評價及技術(shù)探討”分論壇上分析了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大要素。
燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展三要素
自2015年以后,豐田Mirai與本田Clarity的上市掀開了FCV商業(yè)化推廣的序幕,全球?qū)θ剂想姵仄嚠a(chǎn)業(yè)的關(guān)注達到了一個新的高度。中國也已將燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展提上國家日程,廣東、上海、武漢、大同等地紛紛出臺相關(guān)政策,加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)路線圖發(fā)布,提出從氫燃料電池汽車、關(guān)鍵零部件技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施三大方向共同推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
電堆、氫氣供應(yīng)、輔助系統(tǒng)是燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大關(guān)鍵要素,只有三者并行發(fā)展,才能保證燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。
燃料電池電堆
從目前國內(nèi)外典型電堆企業(yè)技術(shù)指標來看,日本豐田的技術(shù)處于較為先進的水平,但在某些技術(shù)指標上,本田比豐田更為突出,如催化劑含量是豐田的60%,整車技術(shù)水平也比豐田更進一步。
燃料電池單電池由膜電極、雙極板、密封件構(gòu)成。根據(jù)DOE研究數(shù)據(jù),以2016年年產(chǎn)50萬燃料電池電堆規(guī)模計算,催化劑、雙極板、質(zhì)子交換膜分別占電堆成本的43%、30%、8%,構(gòu)成了成本的主要部分。
催化劑方面,目前采用的催化劑為貴金屬鉑。隨著技術(shù)發(fā)展,十年前催化劑Pt用量在0.8—1g/kW左右,2016年已經(jīng)降到了0.2g/kW,最終目標是達到內(nèi)燃機尾氣凈化器用量水平,即0.05g/kW以下。
質(zhì)子交換膜方面,目前電子科技大學(xué)、上海交通大學(xué)與東岳集團均有所突破。
催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴散層構(gòu)成了燃料電池的核心——膜電極,目前雄韜氫雄控股子公司——武漢理工氫電已建成國內(nèi)首條膜電極自動化生產(chǎn)線,產(chǎn)品大多出口國外,是Plug Power的重要供應(yīng)商。未來雄韜氫雄將擴大生產(chǎn)規(guī)模,2020年前膜電極年產(chǎn)能達到10萬㎡以上,實現(xiàn)膜電極國產(chǎn)化。
熊云表示,催化劑的技術(shù)水平發(fā)展很快、質(zhì)子交換膜的價格也在下降,目前燃料電池電堆主要的技術(shù)難點是雙極板。目前三種主要雙極板類型:石墨雙極板、金屬雙極板、復(fù)合材料雙極板各有優(yōu)勢?傮w來說,石墨雙極板應(yīng)用比較成熟,而金屬雙極板是未來的主要應(yīng)用趨勢。
氫氣的制取、儲運與加注方案
熊云認為目前就燃料電池汽車的推廣應(yīng)用而言,燃料電池系統(tǒng)本身特別是燃料電池電堆沒有不可逾越的障礙,但是氫的基礎(chǔ)設(shè)施,包括氫氣的制取、儲運、加注是目前燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)推廣應(yīng)用的一塊短板。
制氫方面,目前主要采用的制氫方案包括水電解制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫提純、甲烷重整制氫以及煤制氫。另外,據(jù)不完全統(tǒng)計,截止2023年,全國丙烷脫氫(PDH)項目將副產(chǎn)氫氣37.06萬噸/年,按照每輛燃料電池汽車每天加注5公斤氫氣、行駛里程200公里計算,這些副產(chǎn)氫氣每年可供20萬輛氫燃料電池汽車行駛。
氫氣運輸主要是氣態(tài)和液態(tài)兩種,國內(nèi)以氣態(tài)為主,加氫站60%成本都是用于運輸,這也是制約燃料電池企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大因素。在國外,特別是在日本,日本的液態(tài)加氫站占了50%左右,運輸成本是氣態(tài)運輸成本的五分之一。
加氫站主要分為固定式加氫站、集裝箱式加氫站、臨時加氫裝置三種。截至2017年7月,中國共有12座加氫站在運營,19座加氫站在建。其中,由雄韜氫雄投資的湖北省首座固定式加氫站已于2018年6月在武漢漢南區(qū)正式奠基,預(yù)計9月底正式投入運營,加氫站設(shè)計日供氫能力1000kg,儲備容量1000kg;采用35MPa的加注壓力,同時預(yù)留了加注70MPa壓力和日加注能力700kg氫氣的擴展空間,建成后有望成為全國儲量及日加氫量最大的加氫站。
輔助系統(tǒng)
除了燃料電池電堆與氫氣供應(yīng)之外,燃料電池汽車的成本還有很大一部分來自于燃料電池車載系統(tǒng)的成本。典型的燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)由空氣過濾器、空壓機、電機、中冷器、增濕器和膨脹機等組成。其中,空壓機約占燃料電池輔助功耗的80%,其性能直接影響燃料電池系統(tǒng)的效率、緊湊性和水平衡特性。
回氫泵又稱氫氣循環(huán)泵,作為燃料電池供氫系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件,其主要作用是提升系統(tǒng)的氫氣利用率。
氫瓶方面,以豐田Mirai高壓儲氫罐為例,采用三層結(jié)構(gòu),內(nèi)層是密封氫氣的樹脂襯里,中層是確保耐壓強度的碳纖維強化樹脂(CFRP)層,表層是保護表面的玻璃纖維強化樹脂層。靜止時被80km/h的時速從后追尾可保持完好無損。
(責任編輯:王杰)