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氢燃料电池或将取代动力锂电池?未来3-5年迎来爆发期


来源:中国粉体网   寂静

[导读]  据悉,国家研究制定燃油汽车退出时间表,谁会成为燃油车的替代者?除了当前大热的动力锂电池,一种更高效、更清洁的能源成为产业界的“新宠”,就是氢能源。目前,已有多家上市公司纷纷布局,业内预计国家政策加码、技术进步将为行业商业化提速带来条件,3-5年可能迎来爆发期。

中国粉体网讯  提到新能源汽车,很多人的第一反应是锂电池车,当前市场上大规模商用的也是以锂电为动力的纯电动车。事实上,新能源汽车动力中,氢燃料车的优点更为明显,它突破了三元电池的能量密度限制,具有能量密度高、续航里程长、零排放且无废电池二次污染等特点,被称为“动力电池的终极解决方案”。

 

其实,氢燃料电池技术并不算新鲜,堪称行业“旧爱”,它的发展其实比锂电池要早。   




氢燃料汽车分为两类:一是燃氢汽车,只需要对现有内燃机稍加改进,就可以直接燃烧氢气,凭借氢气高出汽油三倍的热值;二是氢燃料电池,与现有纯电动车结构类似,使用电机驱动汽车,相比普通电动车,氢燃料的优势在于续航里程更长,加氢时长预期仅需3-5分钟。  

 

关于氢燃料电池


氢燃料电池是使用氢元素,制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。


氢燃料电池相比锂电池的优缺点



政策加码

   

根据《中国制造2025》对燃料电池汽车产业发展的规划,2020年生产1000辆燃料电池汽车并示范运行,2025年的目标是实现加氢站等配套基础设施的完善。有专家预计,到2030年国内燃料电池和氢能的大规模推广应用,届时氢燃料电池的年销量规模可达百万以上,相关设备投资规模达到500亿元。   

      

1、国家补贴  


根据2017年新能源汽车国家补贴来看,氢燃料电池轻型客车的标准为30万元/辆、大中型客车50万元/辆的补贴。另外根据相关规定,国家对符合标准的加氢站奖励400万元/座。   



2、政策鼓励  


目前国家层面发布的包括《节能与新能源汽车技术路线图》等多份文件均明确提出要发展燃料电池汽车。

 

根据中国汽车技术研究中心发布的发展路线图,到2020年,氢燃料电池车首先将实现在特定地区的公共服务用车领域达到5000辆规模示范应用;2025年逐步推广至城市私人用车、公共服务用车等领域达到50000辆规模;最终在2030年左右,实现私人领域的百万辆规模推广。 

 

产业现状  


1、氢燃料电池产业链尚未成熟 

 

氢燃料电池汽车的核心是燃料电池,燃料电池上游原材料是氢气和氧气;中游产业主要包括燃料电池电堆、空压机、水泵、氢泵、储氢器、加湿器以及部分装配件,最终根据不同需求装堆组成燃料电池。其中电堆是燃料电池中最为关键的部分,在整个电池中的成本占比高达 60%。在技术方面,有资料显示国内外电堆的性能水平还存在较大差距。  


国内外在电堆性能方面差异较大,以丰田为例电堆中的单电池数量可达 300-400片,而输出功率可达 114KW,而国内水平通常在30-60KW。  


2、加氢站建设难  


据了解,氢气的存储和运输,甚至加氢站高昂的造价等都成为制约行业迅速发展的瓶颈。目前国内加氢站只有7家,除了原有分布在北京、上海、河南郑州、广东云浮、广东佛山江苏如皋等地,并且还远未达到商业化运营。  



据了解,一座加氢站的建设使用成本是一般加油站的三倍之多,并且还要高于充电站的建设。另外氢气属于易燃易爆气体,建设难度和安全管理、后期维护都要比建设充电站高。此外氢气作为易燃易爆危险气体,在运输和储存安全要求技术条件高,对车辆的安全性也非常重要。


3、燃料电池成本高、技术与产业链尚不成熟  


一辆燃料电池汽车最为关键的是燃料电池系统,它由燃料电池堆(催化剂、双极板、质子交换膜)、供氢和水/热管理系统、空气循环系统几大部分构成,约占整车成本的63%,而这其中最为关键的部件是电堆。


据了解,目前国内可以大规模量产电池堆核心部件的企业非常少,有技术能力生产电堆的企业也很少,尤其是电堆中催化剂需要用到贵重金属——铂金,并且需求较高。上述这些原因都直接导致了燃料电池成本奇高。  



另外,在供氢系统中,高压机和高压储氢瓶等等技术都需要突破,例如目前国际上对储氢瓶的压强标准是70兆帕,而国内标准只有40兆帕。 

 

目前我国的氢燃料电池客车已经开始上路运营,但乘用车还没有起步。一方面是在商用车领域的技术门槛更低,客车氢燃料电池的体积、能量密度、可靠性等要求等要低于乘用车,另一方面由于加氢设施的限制,在客车尤其是公交车领域更容易实现运营。 

 

小结


有人说,未来新能源汽车三分天下,氢燃料电池必占其一。国家已经决定大力扶持氢燃料电池产业,必将复制动力锂电池产业的繁荣路径,甚至会取代动力锂电池的地位。


2018年新能源汽车补贴必然会再次下调,到2020年补贴将全部退出,而从各方消息来看,唯独燃料电池汽车的补贴额度保持不变,并且国家已经明确发文鼓励燃料电池产业的发展,必将极大的刺激企业与投资界的热情。  


但需要正视的是,目前我国氢燃料电池汽车距离规模化运营还有非常长的距离,主要问题包括国内产业链不成熟、成本太高、基础设施薄弱等诸多问题。行业普遍认为,氢燃料电池还处在商业化初期,大规模商业化仍有许多掣肘,行业要迎来全面产业化,仍需要一定的时间




燃料电池车涉及国家整个科技、科研链条,中国起步晚了15年左右。目前,燃料电池车还没有真正兴起,整体评估下来技术水平比较差,尤其在基础材料和高等级部件上要比国外落后很多。此外,是否能快速地在可管理的框架内实现规模性商业化也是行业面临的挑战。 

  

受到国家政策的影响,燃料电池行业迎来了商业化,但是实际上行业已经准备了很长时间。而要真正进入大规模爆发期则需要时间,且不是一两家企业去完成,而是需要整个社会去投入和运作,才能将成本降下来。

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