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氢能燃料电池产业化,先有鸡还是先有蛋?

发表于 2019-11-06 09:14:58

“燃料电池要真正进入成千上万的家庭并实现规模化工业化,还有很长的路要走。不仅有技术问题,还有标准问题、更多的工业基础设施问题和商业模式问题。”9月26日,世界汽车工程师联合会(fisita)主席、清华大学汽车工业与技术战略研究所所长赵福全在江苏如皋举行的第四届氢能与燃料电池汽车国际会议上表示。

特别是,燃料电池汽车和氢化基础设施相互制约,就像鸡或蛋的问题一样。英美资源集团贵金属市场开发执行总经理本尼·欧延(benny oeyen)表示,加氢站很多,但燃料电池汽车不够。没有太多加氢站,汽车制造商就不会生产汽车。

然而,本田首席研究员寿古龙士认为,事实上,全社会的努力非常重要。更重要的是,每个人都在努力降低技术应用成本,扩大应用范围,而不是搞清楚什么是鸡,什么是蛋,哪个先来,哪个后来。

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燃料电池产业化,先有鸡还是先有蛋?

氢燃料电池车可被视为具有氢燃料发生器的电动车辆,但与电动车辆充电不同,氢燃料电池车的氢化过程类似于燃料车的换料过程,通常需要3-5分钟添加一次氢。

然而,燃料电池汽车要真正进入千家万户,实现规模化产业化,还有很长的路要走。不仅有技术问题,还有标准问题、更多的商业模式问题和工业基础设施问题。

空气产品公司全球氢能业务总经理爱德华·f·基切克(Edward f. kiczek)认为,在氢能经济发展的早期阶段,与氢能相关基础设施的联系确实不成熟。

“我们将建造许多加氢站,但燃料电池汽车不够。汽车制造商会说,如果你没有太多加氢站,我就不会生产汽车。这就像先有鸡或蛋一样。”英美资源集团贵金属市场开发执行总经理本尼·欧延(Benny oeyen)表示,更加关注基础设施投资非常重要。

从全球角度来看,欧洲、美国和日本等主要国家和地区将氢能和燃料电池技术视为能源技术革命的重要方向和未来能源战略的重要组成部分,并已进入系统实施阶段。截至2018年,全球燃料电池汽车销售总额超过12,000辆。与此同时,全球氢能供应基础设施建设逐步加快,近400个加氢站建成并投入运行。

在中国,由于推广新能源汽车的财政补贴政策和科技部与联合国开发计划署国际合作项目的支持和指导,以乘用车、物流等商用车为先导,全国范围内陆续开展示范推广。截至2018年底,已有3000多辆汽车和近30个加氢站投入运行。

一汽新能源发展研究院电池研究所所长赵子良表示,与其他主要地区相比,中国加氢站数量相对较少,国内氢能产业链体系不完善,加氢站需要顶层设计、协同合作和基础设施建设。

先有鸡还是先有蛋,在氢能工业的商业示范和推广中确实遇到了同样的问题。欧盟燃料电池和氢能合作组织(fch ju)的执行董事巴特·比尔布亚克(Bart biebuyck)建议首先找到应用,比如从出租车开始。他们曾经在巴黎建了一个加氢站,并安装了20辆氢燃料电池出租车,现在已经发展到100辆。跨区域合作也能迅速促进示范项目,这需要联系当地政府的市长并给市长上课。“在许多领域,人们不知道什么是燃料电池,也不知道燃料电池汽车能给我们带来什么好处。”

巴特·比布克(Bart biebuyck)表示,欧洲已经开发了自己的燃料电池堆,同时也开放市场支持日本或韩国车型的进入。“我们没有强大的汽车经销商,通过这种方式来改善产业链、供应链,可以更好地促进行业的成熟。所以不要害怕市场。开放市场可以帮助你自己,也有助于技术在全世界的应用。”

成本取决于供应链中的每个环节。

“我是来制造自己的汽车工厂的,商业模式也很重要。先有鸡还是先有蛋?我不知道。”本田首席研究员寿古龙世说,事实上,全社会的努力非常重要。更重要的是,每个人都在努力降低技术应用成本,扩大应用范围,而不是搞清楚什么是鸡,什么是蛋,哪个先来,哪个后来。最终目标是降低燃料电池汽车的总成本,这取决于供应链的所有环节,包括氢成本、填充成本和汽车制造商的生产成本。

目前,氢气生产、氢气运输和加氢的成本相对较高。赵子良介绍说,100公里高压储氢的运输费用为20元/公斤,加氢站的运行费用为20-30元/公斤。使用氢终端,价格是每公斤50-70元。与纯电动汽车相比,燃料电池汽车的成本没有竞争力。根据美国能源部的预测,只有当氢的使用成本达到2美元/千克时,燃料电池汽车的氢使用成本才会等同于电动汽车。

国家能源集团北京低碳清洁能源研究所所长魏昌

低成本氢是燃料电池应用大规模发展的关键,而液态氢的运输和填充成本优势明显,液态氢的储存和运输技术是未来的发展方向。“在四个月内,世界上又增加了五个液态氢工厂,都是大公司。液态氢的应用正在迅速发展。”国家能源集团北京低碳与清洁能源研究所所长魏昌(Wei Chang)计算出,在制氢方面,生产1公斤气态氢需要2美元,生产1公斤液态氢需要3美元。

然而,在输送氢时,液态氢的密度是气态氢的845倍,并且具有相同体积的容器能够输送比气态氢更多的液态氢。如果运输一公斤气态氢需要3美元,液态氢只需要0.5美元。此外,填充1公斤气态氢需要3美元,而液态氢只需要1美元。当包含在燃料电池车辆中时,1千克液态氢潜在地节省了3.5美元,并且降低了大约43%的成本。“我希望我最终能达到每公斤氢气4.5美元的价格。如果我能达到每公斤氢气3.50美元,我就能大规模部署这项技术。”

加氢站

魏昌说,未来的加氢站,像今天的加油站一样,将在系统中使用液态氢,并通过低温泵直接注入,而不是压缩氢。它所在的北京低碳与清洁能源研究所正在创新氢能开发。它有一个新颖的隔离阀和一个先进的填充回路。加氢站采用地下储罐设计。魏畅表示,目前,6个加氢站采用了北京低碳清洁能源研究所的低成本灌装技术。

此外,燃料电池堆、膜电极组件和空气供应子系统是燃料电池中成本最高的部分。赵子良说,燃料电池的成本竞争力应该通过规模效应、技术改进、企业合作、关键材料和部件的本地化等来提高。





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