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五问科创新风|燃料电池:基础材料国产化和降成本是关键

发布时间:2021-02-22 14:47:06 已有: 人阅读

  站在2021年的新起点,澎湃新闻·智库报告栏目推出新春策划“五问科创新风”,我们邀请工程师、产业研究者及企业高管,讲述集成电路、人工智能、自动驾驶、基因测序、燃料电池、区块链、石墨烯、5G等科创领域的理想与现实,找差距、补短板,内功、赋能未来。

  邱鹏:在碳中和目标下,汽车产业的能源是行业发展的一个必然趋势。与锂电池相比,氢能更清洁。氢燃料电池的产业链很长,在制氢、储氢、运氢、加氢的各个环节都有自己的核心技术。无论是在被誉为“终极环保”的氢能领域,还是包括车用、备电、热电联供、叉车、无人机、船用和分布式发电等在内的下游应用端。同时,在动力总成与关键零部件方面也有相应的技术攻关。

  在技术的成熟度和先进性方面,车用领域是走在最前面的。由氢燃料电池发动机、车载储氢系统、DC/DC、动力电池系统、电驱动系统、控制系统等组成的燃料电池动力总成系统已经趋于成熟。不论是在燃料电池乘用车还是商用车,国际国内很多地方已经开始了商业化示范运营,效果很好。燃料电池车将会在新一轮能源技术中脱颖而出,呈现在人们眼前的将会是氢能驱动的美好未来。

  在应用方面,燃料电池车辆零污染、零排放、低噪音,起步瞬间相比传统动力车辆更加迅速。在大家关注的续航里程方面,相比于纯电动,加注一次氢气能运行500公里,并可以通过增大储氢量进一步延长续时里程,整车一次氢气加注时间约为10分钟,远远优于纯电动充电时间,还可实现低温冷启动,已经具备了规模化量产的条件。

  邱鹏:2016年以来,中国氢燃料电池实现了高速发展。2020年9月,国家相关部委出台了“以奖代补”的政策,将加快燃料电池技术在交通运输领域的商业化、推动燃料电池产业链发展。该政策将示范期暂定为四年,在这四年政策窗口期,技术落后、成本过高的企业将进一步被淘汰,优势资源更加集中,有利于行业技术进步,培育龙头企业。

  目前,燃料电池技术在商用车和客车方面已有了一定程度的推广。与锂电池相比,氢燃料电池能量密度高,也更适合低温环境,适合重卡、物流车等距离长、载重大的商用车辆使用。基本上已经实现了从小型物流车到中重型卡车的全覆盖。

  以重卡为例,国内单系统最大功率可以达到110kw以上,系统的使用寿命也逐步在提高,可以满足增程式商用车使用需求。燃料电池公交车在一些地区已经开展了几年的示范运行,人们的接受度也已经逐渐提高。

  供应链方面,近几年有了非常明显的进步。目前除了质子交换膜、催化剂和碳纸三个基础材料和部分传感器外,正在进行国产材料的验证,核心零部件如电堆、空压机、氢循环系统、DCDC、储氢瓶等,国产化率已经非常高。

  邱鹏:一是燃料电池的基础材料国产化程度需要进一步提高。由于国内的基础材料质量参差不齐,产品的可靠性和耐久性尚需提高,所以目前燃料电池的基础材料主要依赖于进口。

  二是基础设施不完善。加氢站等基础设施网络还不完善,无法覆盖整个城市,用户加氢十分不便,限制了氢燃料电池车在市场上大规模的推广。

  三是氢能标准法规不健全。氢能的使用属于危化品管理,而且比危化品的管理要求更严格,目前包括车载高压储氢、管道运氢、液氢等先进技术的应用都存在困难。

  邱鹏:首先,要做好顶层设计。在国家层面明确氢能与燃料电池产业的定位,明确产业近中远期的阶段性发展目标、技术路线和支持政策。

  其次,合理布局各地氢能产业。因地制宜,基于各地氢能产业基础和定位,实施科学管理,重点扶持头部企业,避免大规模低水平同质化重复建设。

  最后,鼓励科技创新。针对产业链的薄弱环节给予政策扶持和补贴激励,对于产业链“卡脖子”技术进行重点攻关。

  邱鹏:首先是成本问题。目前,氢燃料电池由于研发投入高、规模化程度不高,所以产品的生产成本较高,比传统汽车、柴油车贵很多。这种情况下,要加大资金、资源投入,做好技术研发,推进产品的迭代。同时,通过规模化量产,工艺技术升级,降低生产成本。

  其次是产品的可靠性和耐久性问题。在加大技术研发的同时,也需要通过大规模的商业化生产和运行,积累更多样本,发现问题,对产品进行改进、优化和迭代。

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