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中國(guó)工程院院士衣寶廉:應(yīng)先商業(yè)化氫能商用車!加氫費(fèi)低于30元/kg才能與燃油競(jìng)爭(zhēng)

文字:[大][中][小] 手機(jī)頁(yè)面二維碼 2023-4-25     瀏覽次數(shù):    

4月23日舉行的中國(guó)氫能科技創(chuàng)新論壇上,中國(guó)工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉在談及我國(guó)氫燃料電池汽車時(shí)表示,應(yīng)該先商業(yè)化對(duì)加氫站依賴度低商用車,至加氫站達(dá)到一定密度,再示范,商業(yè)化乘用車。




在衣寶廉院士看來(lái),實(shí)現(xiàn)燃料電池關(guān)鍵材料和部件國(guó)產(chǎn)化,批量生產(chǎn),同時(shí)提高電堆的比功率,就可以大幅度降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)而降低燃料電池車的成本。


在衣寶廉院士看來(lái),實(shí)現(xiàn)燃料電池關(guān)鍵材料和部件國(guó)產(chǎn)化,批量生產(chǎn),同時(shí)提高電堆的比功率,就可以大幅度降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)而降低燃料電池車的成本。


他認(rèn)為,大力發(fā)展可再生能源,電解水制備綠氫,采用管網(wǎng)輸送氫氣,加氫站加的氫可降至每公斤30元以下,就可以和燃油車競(jìng)爭(zhēng)了。如果實(shí)現(xiàn)氫氣壓縮機(jī),高壓儲(chǔ)氫瓶等國(guó)產(chǎn)化和批量生產(chǎn),建油,氫,電合建站,就可大幅度降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。




預(yù)計(jì)到2025年有數(shù)萬(wàn)輛燃料電池汽車示范運(yùn)行




燃料電池汽車是氫能應(yīng)用的突破口,是新能源汽車三大技術(shù)路線之一,具有無(wú)污染、高效率、載重高、加注快和續(xù)航長(zhǎng)等顯著優(yōu)勢(shì)。其突出優(yōu)點(diǎn)是比能量較高,可以輸出0.5~1kWh/kg,是鋰離子電池儲(chǔ)能的數(shù)倍。所以,燃料電池車適合于重載車和長(zhǎng)途運(yùn)輸汽車,而且電堆與氫罐是分開的,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性,電堆不會(huì)產(chǎn)生燃燒和爆炸,我國(guó)氫燃料電池汽車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在-30℃~-40℃狀態(tài)下的低溫啟動(dòng),不需要額外的功耗。


北京冬奧會(huì)有1000多輛燃料電池汽車參與運(yùn)營(yíng),是世界規(guī)模最大的一次示范運(yùn)行,在燃料電池汽車示范應(yīng)用史上具有里程碑意義。


國(guó)家燃料電池汽車示范應(yīng)用政策發(fā)布以來(lái),國(guó)內(nèi)已有5個(gè)示范城市群,還有一些其他省市也都出臺(tái)了相關(guān)規(guī)劃,預(yù)計(jì)到2025年有數(shù)萬(wàn)輛燃料電池汽車示范運(yùn)行。




核心材料與國(guó)外相比還有一定差距,

還存在一些“卡脖子”環(huán)節(jié)




在燃料電池汽車和關(guān)鍵零部件技術(shù)方面,電-電混合燃料電池汽車也是我國(guó)率先發(fā)展起來(lái)的,電堆體積功率密度不斷提升,系統(tǒng)向大功率方向發(fā)展趨勢(shì)明顯。核心材料方面,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些方面做到了世界前列,但整體與國(guó)外相比還有一定差距,還存在一些“卡脖子”環(huán)節(jié),包括質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層,以及氫氣瓶所用的超強(qiáng)碳纖維等。這主要是由于國(guó)內(nèi)是從電堆和系統(tǒng)集成開始發(fā)展燃料電池電堆和氫燃料電池車的,不是從關(guān)鍵材料一步步發(fā)展起來(lái)的,最底層的關(guān)鍵材料是個(gè)制約因素,所以現(xiàn)在反過(guò)來(lái)要發(fā)展基礎(chǔ)研究,使基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)化。




加氫費(fèi)用只有降到30元以下才能與燃油競(jìng)爭(zhēng)




目前,我國(guó)燃料電池汽車還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,產(chǎn)業(yè)規(guī)模還比較小,燃料電池系統(tǒng)價(jià)格高,導(dǎo)致一輛燃料電池車的售價(jià)是燃油車的2~3倍、鋰離子電池車的1.5~2倍,加氫站的加氫費(fèi)用每公斤高達(dá)60~70元,只有降到30元以下才能與燃油競(jìng)爭(zhēng)。因此,要實(shí)現(xiàn)無(wú)補(bǔ)貼的燃料電池汽車規(guī)模化、商業(yè)化推廣,必須大幅度降低燃料電池系統(tǒng)的成本和氫氣的成本。


我們要堅(jiān)持自主創(chuàng)新,持續(xù)開展基礎(chǔ)材料研究、技術(shù)研究,突破卡脖子技術(shù),對(duì)于電堆而言,采用超低鉑有序化電極大幅度降低鉑用量,或使用非鉑催化劑;制備增強(qiáng)復(fù)合膜,降低質(zhì)子交換膜的厚度,提高機(jī)械強(qiáng)度,降低膜電阻,進(jìn)而降低歐姆極化;改進(jìn)流場(chǎng)結(jié)構(gòu),提高氧傳質(zhì)速率,降低傳質(zhì)極化,對(duì)雙極板表面涂層進(jìn)行改進(jìn)處理;簡(jiǎn)化電堆結(jié)構(gòu)和電池系統(tǒng),采用薄膜、氫空逆流、去除增濕器、陽(yáng)極水管理、消除局部反極,延長(zhǎng)電堆壽命。依據(jù)工況和電堆適宜運(yùn)行條件制定控制策略,確保電池系統(tǒng)的可靠性與耐久性。降本還要構(gòu)建自主可控的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和供應(yīng)鏈體系,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料、電堆和關(guān)鍵部件如空壓機(jī)等的批量化生產(chǎn)和規(guī)?;?yīng),就可以大幅度降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)成本,進(jìn)而降低燃料電池車的成本。




降本還要構(gòu)建自主可控的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和供應(yīng)鏈體系




對(duì)于質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙三大核心材料,雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)能供應(yīng),但實(shí)際技術(shù)水平如何還要看其能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,不僅要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室的壽命測(cè)試,最重要的是要通過(guò)實(shí)際裝車運(yùn)行來(lái)驗(yàn)證,沒(méi)有這樣的測(cè)試驗(yàn)證,企業(yè)就不會(huì)選用配套,自主供應(yīng)鏈就很難建立起來(lái)。因此,還需要強(qiáng)化燃料電池核心材料、關(guān)鍵零部件研發(fā)和測(cè)試驗(yàn)證應(yīng)用,只有不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步、提升技術(shù)水平,燃料電池汽車才可以做到與純電動(dòng)汽車同臺(tái)競(jìng)技。




實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛級(jí)的規(guī)?;瘧?yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走




提升燃料電池汽車使用經(jīng)濟(jì)性,需要降低車用氫能供給成本,需要大力發(fā)展可再生能源,特別是降低可再生能源電解水制氫成本,采用天然氣或純氫管網(wǎng)輸送氫氣,實(shí)現(xiàn)加氫站氫氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氫瓶和加氫機(jī)等設(shè)備國(guó)產(chǎn)化和批量生產(chǎn),建油、氫、電等綜合能源服務(wù)站,就可大幅度降低加氫站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用,加氫站加的氫可降至每公斤30元以下,在使用環(huán)節(jié)燃料電池汽車就具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)了。


推動(dòng)我國(guó)氫燃料電池汽車規(guī)?;瘧?yīng)用需要技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展多管齊下、多措并舉,才能實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車規(guī)?;瘧?yīng)用,進(jìn)而形成明顯的減碳效益,助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。


展望未來(lái),我國(guó)氫燃料電池汽車要實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛級(jí)的規(guī)?;瘧?yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走,還有很多制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性難題需要逐一破解,需要產(chǎn)業(yè)鏈各方群策群力,持續(xù)不斷地開展技術(shù)創(chuàng)新,共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。

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