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一文看懂氢燃料电池发展轨迹

时间: 2024-02-27   作者: 火狐官方网站

  随着能源紧缺和环境污染问题愈发凸显,寻找清洁的、便捷的、来源丰富的可再次生产的能源成为全社会一起努力的目标。具有环保性能佳、转化效率高、单位体积内的包含的能量高等优势,可在储能发电、汽车船舶、便携式电源等多个领域应用。燃料电池产业链涉及上游制氢、中游储运氢气、下游应用和加氢站的建设等多个环节和领域,带动效应强,全产业链产值增长潜力大。

  一个产业的发展离不开国家政策的扶持。近期各项政策陆续发出后,燃料电池再度成为大家关注的焦点。3月15日,2019年政府工作报告写入推动加氢等设施建设。3月26日,四部委新出《关于加强完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》精确指出“地方应完善政策,过渡期后不再对新能源汽车(新能源公交车和燃料电池汽车除外)给予购置补贴,转为用于支持充电(加氢)基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面”。

  按照最新的补贴政策,过渡期内对燃料电池汽车的补贴标准为2018年的0.8倍,也就是说补贴退坡了20%。不过据电车汇了解,中国燃料电池产业序幕已经拉开,国内产业链各环节已今非昔比,2019年燃料电池系统成本较2018年下降20%-30%。

  在2019年电堆产业链国产化程度达到50%,系统关键零部件国产化程度达到70%,别的核心零部件也处于快速追赶进程。2019年电堆产业链,电堆、膜电极和双极板均实现国产化,质子膜、催化剂和GDL还需进口;2019年系统关键零部件,电堆、空压机、DCDC和系统集成均可国产化,氢循环泵追赶进程。随着燃料电池产业链的国产化,成本迅速下降,补贴退坡20%与成本降低幅度基本一致,产业链毛利率变化不大。

  有了过去10年关于锂电池车补贴的经验,燃料电池车的补贴必然不会像以前那样“简单粗暴”,更不也许会出现大规模骗补的情况。预计未来补贴将呈现一个“精打细算”的模式:不会让企业饿着,也不会一口吃撑。

  我国格外的重视氢燃料电池的发展,且已具备一定的技术和产业基础。近几年,国家在颁布的各类关于“新能源汽车”的有关政策中,反复强调燃料电池汽车亦是一个重要探索方向。在技术和产业基础方面,中国工业制氢技术已相对成熟,每年仅副产氢量已达1000多万吨。在储氢罐、燃料电池堆及动力系统等方面的,也不断有技术突破和企业加入。同时,各地政府、各方企业和新成立的各类联盟亦成为推动产业高质量发展的重要力量,如广东、湖北、上海等地纷纷发布有关政策,同时成立氢能与燃料电池汽车联盟和产业基金,以企业未来的发展和资本投入为纽带,初步形成了产业集群,开展了一定规模的示范应用。

  目前,我国在燃料电池领域仍处于导入期阶段,主要制约因素在于两个方面:一是基础配套设施不完善(加氢站少),二是燃料电池产业链国产化程度有待提升,目前电堆产业链达到50%,成本依然较高。到目前为止,全国只有几千辆燃料电池车,2019年推出“十城千辆”计划,年内全国预计超过1万辆。扭转这种“尴尬局面”的突破口,首先是加氢站。目前全国正在运营的加氢站只有19座,相对于氢燃料电池产业需求,加氢站数量远远不足。加氢站之于燃料电池车,就如同加油站之于燃油车。两桶油开启建设油氢混建站,迈向油氢并存,目前看来是一个较为可行的推广方案,如果能达到加氢像加油一样方便,整个产业才有动力推广下去。

  燃料电池系统及储氢系统占到整车制造成本近70%,其中燃料电堆就占到整车成本的30%。燃料电堆是燃料电池系统的核心,燃料电堆中的核心材料又分为膜电极(MEA)、双极板及其他部件;膜电极是电化学反应的核心部件,由催化剂、质子交换膜、气体扩散层组成。催化剂(36%)、质子交换膜(12%)和双极板(23%)合计占到燃料电堆成本的近70%,是成本降低的主要突破点。由此可见,目前政策主要还在外围配套设施方面发力。而涉及到技术进步、成本控制燃料电池堆方面,还需要企业自身努力。

  据相关新闻媒体报道,截至2017年9月,我国大约215家注册企业直接从事氢燃料电池相关业务。江苏地区氢燃料电池企业最多,有51家,占全国近1/4,其次是上海、北京、广东、辽宁和浙江等地。整体看来,东部地区公司数最多,发展最快。

  国内氢燃料电池产业获得了加快速度进行发展,特别是在汽车领域发展迅速,带动了区域产业集群的形成,形成了京津冀、华东、华南(佛山-云浮)、华中(武汉)四个氢燃料电池产业集群,并围绕当地研发情况及工业基础形成了各自的产业配套及商业应用模式,其地区和分布。

  京津冀和华东区的产业链建设相对来说还是比较完整,并形成了批量化生产能力,竞争态势初显。佛山(云浮)和武汉作为华南及华中地区的代表城市,以氢燃料电池车辆的研发及示范运营为突破,带动了当地的产业升级和新技术的落地孵化。

  未来,四大板块的带动效应将继续辐射到全国多个地区,推动我们国家氢燃料电池产业的进程。我国氢燃料电池企业的不断壮大,氢燃料电池关键核心技术的突破,产业链趋于完善,产业集群效应凸显,预示着我国氢燃料电池产业将快速进入产业爆发期。

  当前,燃料电池技术最为领先的是美股上市公司巴拉德动力,广东国鸿和潍柴动力分别引进了巴拉德9ssl电堆和LCS电堆技术。(潍柴动力持有巴拉德19.9%股份,大洋机电持有巴拉德9.9%股份)2019年国内燃料电池系统成本较2018年下降20%-30%。在2019年电堆产业链国产化程度达到50%,系统关键零部件国产化程度达到70%,别的核心零部件也处于快速追赶进程。

  世界多个国家和地区积极推动氢燃料电池技术的发展。目前部分国家和相关企业已取得了重大进展,也已将燃料电池应用于发电站和汽车等领域。据外媒CNET报道,卡车运输初创公司尼古拉汽车公司(Nikola Motor)周四宣布,其刚刚下了一个1600万美元的设备订单,为其新的氢燃料电池实验室做准备。该公司认为,通过投资先进的燃料电池技术,其不仅仅可以从重型卡车企业中脱颖而出,而且还可通过燃料电池提供的一些优势,即快速充电。

  加拿大院士王海江出席以“汽车革命与交通、能源、城市协同发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2019)论坛时说道:未来,燃料电池技术方面不会再有很多新的概念出来。绝大多数都是在现有基础上,逐步提升技术水平。

  质子交换膜下一步要朝更薄的目标前进,比如从15微米到10微米。膜变薄后电阻就会下降,水管理上的水准提高,从而摘掉外部加湿器。

  另外就是阴极催化剂一定要高温处理,使它抗氧化性提高,进而达到提高寿命的目的。碳纸的发展趋势倾向于比较薄的,比如100微米的碳纸,这样有助于提高气体扩散的性能,把电流密度能大大的提升到2-3安培中间。

  在今后几年里面,金属双极板可能会慢慢退出燃料电池产业化的市场。石墨双方极板会占有一定的优势。国内电堆这几年的发展速度很快,功率密度上都有很大的增加,价格上也会降低,但需注意的是,燃料电池系统方面的发展却没有跟上,现在如果一味的追求燃料电池电堆的功率密度,而忽略系统,难以真正的完成提高功率密度的目标。另外系统的价格也是一个重要的问题。因此未来需要简化系统,降低成本。

  在近日举行的第二届须弥山大会上,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示,新一代高效低成本的储氢技术需要十年才会完全成熟。作为基础技术,储氢技术的发展将直接影响氢燃料电池汽车的推进进程。另外,欧阳明高预计,到2020年,中国市场会有5000辆到10000辆氢燃料电池汽车;2025年,中国氢燃料电池汽车市场的规模或将达到5万-10万辆。

  中科院成功研制极紫外光刻技术,意义不亚于电磁弹射|中国氢燃料电池汽车驶入“快车道”

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