鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1726次 | 2019年05月15日
氫燃料電池汽車是氫能源應(yīng)用前景最為廣闊的領(lǐng)域
氫能源產(chǎn)業(yè)鏈總述
氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的核心是燃料電池。與鋰電池不同,鋰電池是儲(chǔ)電裝置,而燃料電池是發(fā)電裝置,其用到的原料就是氫氣和氧氣。氫燃料電池有多種不同的技術(shù),例如堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池等。其中質(zhì)子交換膜燃料電池,由于其工作溫度低、體積小、發(fā)電單元模塊化、可靠性高,應(yīng)用前景最為廣闊,適用于汽車等移動(dòng)交通工具,是目前研發(fā)和制造的主要方向。
質(zhì)子交換膜燃料電池由電堆、空壓機(jī)、儲(chǔ)氫瓶、增濕器、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。其中電堆是核心,成本占到燃料電池的60%,電堆由雙極板、膜電極、密封層等組成。膜電極又是電堆的核心,包括催化劑、質(zhì)子交換膜、擴(kuò)散層等。
氫燃料電池的上游包括氫的制備、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸以及加注等,其中的關(guān)鍵是提升儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)存密度,今年政府工作報(bào)告提到的加氫基礎(chǔ)設(shè)施,就屬于這個(gè)范疇。
氫燃料電池的下游應(yīng)用包括交通、特種、太空、發(fā)電等領(lǐng)域,其中在交通領(lǐng)域的應(yīng)用,即氫燃料電池汽車的發(fā)展前景最為廣闊。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
氫能源優(yōu)勢(shì)明顯
氫燃料電池汽車是氫能源應(yīng)用前景最為廣闊的領(lǐng)域,我們就以它為例,說說氫能源的優(yōu)勢(shì)。
首先,氫是一種清潔能源,氫的燃燒只產(chǎn)生水沒有其他任何副產(chǎn)物,對(duì)環(huán)境沒有任何污染,也不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。其次,我國(guó)每年生產(chǎn)大量的氫,完全可以支持我國(guó)氫能源的發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)制氫量已達(dá)2500萬噸/年,這些就能養(yǎng)活約1億輛燃料電池乘用車。在氯堿工業(yè)中,氯堿廠以食鹽水為原料生產(chǎn)燒堿和氯氣,每年會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物氫約80萬噸,可以供約250萬輛氫燃料電池汽車使用,但是目前這些氫大部分被白白排放掉了。此外,我國(guó)還有大量的廢棄的水能、光能、風(fēng)能,利用這些廢能發(fā)電電解水制備氫氣的話,我國(guó)的氫產(chǎn)能還能更高,而且沒有額外的能源消耗。
在大家印象里,鋰電池新能源汽車正在如火如荼的發(fā)展,為什么還要發(fā)展氫燃料電池汽車呢?這是因?yàn)闅淙剂想姵仄囉幸韵聨讉€(gè)顯著優(yōu)勢(shì):(1)熱值更高。氫的熱值3倍于汽油,100倍于鋰電池。5kg的氫氣可供汽車行駛500km。換句話說,對(duì)鋰電池汽車的“里程焦慮”在氫燃料電池汽車上將會(huì)比較妥善的解決。(2)加氫更方便快捷。加氫只需3-5分鐘,和加汽油差不多,鋰電池汽車充電即便快充也需要30分鐘以上。(3)更安全。萬一氫氣泄露燃燒,只會(huì)形成向上火炬,不向周圍擴(kuò)散。鋰電池燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒氣體、有爆炸危險(xiǎn),電解液也有毒,泄露對(duì)人體有害、污染環(huán)境。
氫能源發(fā)展現(xiàn)狀和前景
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
說了這么多好話,為什么感覺氫能源的發(fā)展一直不溫不火呢?說起來簡(jiǎn)單,成本高、技術(shù)不成熟,還難以大規(guī)模商用。不過事情都是兩面性的,一旦技術(shù)突破、實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng),氫能源的未來前景十分廣闊,將是萬億級(jí)別的產(chǎn)業(yè)。
從全球看,歐美日走在前列,尤其是日本,不管在技術(shù)還是商業(yè)化上都遙遙領(lǐng)先。豐田在2015年就推出了Mirai燃料電池汽車,經(jīng)過升級(jí)目前續(xù)航里程達(dá)650km以上,售價(jià)約39萬人民幣,補(bǔ)貼后27萬人民幣,與純電動(dòng)車的售價(jià)已經(jīng)相近,截至2018年已經(jīng)累計(jì)銷售了超過7500輛。歐美廠商也積極布局,紛紛與日本合作,形成了戴姆勒/福特/雷諾-日產(chǎn)聯(lián)盟、寶馬/豐田聯(lián)盟、通用/本田聯(lián)盟。目前來看,歐美日已經(jīng)攻克了氫燃料電池汽車的主要技術(shù)難關(guān),關(guān)鍵在于繼續(xù)提升技術(shù)、降低成本,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,包括降低氫燃料電池的成本、制氫的成本以及完善配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。
我國(guó)目前不在第一梯隊(duì),整體技術(shù)水平相對(duì)落后,有一些關(guān)鍵技術(shù)尚未攻克。例如電堆是燃料電池的核心,我國(guó)目前主要依賴進(jìn)口,主要從巴拉德和Hydrogenics兩家采購(gòu)。但是大部分技術(shù)已經(jīng)掌握,包括儲(chǔ)氫瓶、催化劑、系統(tǒng)集成等。加氫站方面我國(guó)的建設(shè)水平與速度稍顯落后。2017年,日本有加氫站91座,美國(guó)有68座,德國(guó)有56座,我國(guó)僅有10座。
我國(guó)政府直面差距,所以才會(huì)在《政府工作報(bào)告》提出推動(dòng)加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?!痹凇吨袊?guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》中指出了中國(guó)氫能的發(fā)展路線圖:到2020年,中國(guó)燃料電池車輛要達(dá)到10000輛、加氫站數(shù)量達(dá)到100座,行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3000億元;到2030年,燃料電池車輛保有量要“撞線”200萬,加氫站數(shù)量達(dá)到1000座,產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將突破10000億元。
在我國(guó),具體發(fā)展路線上,預(yù)計(jì)前期政策扶持以商用車為作為切入點(diǎn),這是因?yàn)樯逃密嚧蠖酁檎胁少?gòu),路線固定,加氣也更為集中,這些特點(diǎn)使得氫燃料電池商用車更方便統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)和維護(hù),也有利于集中建設(shè)配套加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施。解決方案上則是“電電混合”,即鋰電池+氫燃料電池混動(dòng)方案。主要原因還是在當(dāng)前技術(shù)不成熟、沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的情況下,成本太高了。有券商研究所估計(jì),一套30kw的燃料電池系統(tǒng),售價(jià)在60萬人民幣左右,燃料電池系統(tǒng)還只是汽車的一部分。30kw的功率并不高,因此目前流行的方案是還要搭配鋰電共同為汽車提供動(dòng)力。
相關(guān)投資機(jī)會(huì)
我國(guó)目前氫能源產(chǎn)業(yè)和2012年時(shí)的鋰電池行業(yè)極為相似,政策開始大力支持,技術(shù)上沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)化條件,但是國(guó)內(nèi)企業(yè)加速布局,已經(jīng)處于商業(yè)化應(yīng)用的前夕。