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    “雙碳”目標下氫能與燃料電池產業發展的思變新特點

    來源:企業投稿 瀏覽次數:329 發布日期:2022-01-05

     

    第三屆氫能及燃料電池產業發展技術論壇會場

    碳達峰、碳中和“雙碳”目標,成為2021年高頻詞匯。相較于起步較早的發達國家,我國要實現“雙碳”目標,時間緊,任務重。在此背景下,氫能與燃料電池產業迎來了發展機遇。“牽一發而動全身”,從前端制氫到關鍵技術,從終端應用場景到基礎設施建設,氫能與燃料電池的產業鏈較長、覆蓋面廣。隨著近幾年的快速發展,各行業在打通產業鏈條、掌握關鍵技術,降低運營成本,探索商業應用模式等諸多課題上作出努力。站在關鍵期和窗口期,產業將發生哪些新變化?

    2021年12月27日下午,第三屆氫能及燃料電池產業發展技術論壇于佛山舉行。會上,行業專家和企業代表展開討論,思想碰撞,共議氫能與燃料電池產業創新之路。 

    “雙碳”目標下的機遇與挑戰

    中國電子節能技術協會理事長黃建忠在致辭中明確指出發展氫能產業的重要意義:“隨著我國碳達峰、碳中和'雙碳’目標的確定,氫能已經成為應對氣候變化、建立脫碳社會的重要能源之一。當前歐美日韓等發達國家在紛紛制定氫能路線圖,加快推進氫能產業技術研發和產業化布局。我國作為世界上最大的發展中國家,加快實施碳達峰、碳中和'雙碳’目標,為全球應對氣候變化做出我們應有的貢獻。大力發展氫能產業,應該成為我國新時期新能源戰略布局的一個重要舉措。”

     

    中國電子節能技術協會理事長 黃建忠

    當前,產業面臨哪些機遇與挑戰?加拿大國家工程院院士葉思宇博士作了《雙碳目標下燃料電池關鍵材料創新研發及產業化的挑戰和機遇》主題發言,總結了四點。

    一、氫燃料電池具有廣泛的應用前景,目前正處于大規模商業化的初期。國家首批燃料電池示范城市群正式啟動示范將極大地加速氫燃料電池的自主化和商業化進程。

    二、氫燃料電池大規模商業化目前仍然面臨著嚴峻的成本挑戰,而規模化和進一步的技術進步以及全產業鏈的健康發展將帶來成本的迅速下降。

    三、產業化導向的政、產、學、研、用的緊密合作是促進氫燃料電池持續技術進步的最佳途徑;氫燃料電池全產業鏈多層級工程化驗證過程的密切配合是我國研發和產業化發展的巨大優勢。

    四、氫能是實現雙碳目標的重要途經之一,已成為許多經濟體碳中和投資計劃的核心要素。氫能與風能、太陽能等可再生能源一起,構成完整的綠色能源系統。

     

    加拿大國家工程院院士 葉思宇

    國家發改委能源研究所副研究員劉堅分析,在實現雙碳目標的不同階段,氫能是在各種節能化技術里的決項之一,特別在中后期其戰略意義非常重大。從技術層面來講,綠氫在發展后期具有較大優勢,是合理優化我國能源系統的轉型成本的方案之一。

     “氫能產業的生產、儲運、消費等環節與目前的電力行業相比有較大的差距。”劉堅指出,氫能產業鏈目前存在的挑戰包括,綠氫生產成本較高;儲運環節存在較多的短板;綠氫在工業領域的應用,需要工藝流程、整體的工藝設計的優化與創新。同時,他建議完善電解水制氫、儲氫標準技術體系。

    在標準體系建設方面,中國電子節能技術協會燃料電池與氫能產業專委會副秘書長楊清雨介紹,推動行業雙碳目標的實現,氫燃料標準體系有待進一步完善,包括燃料電池應用領域技術要求方面的標準、關鍵元器部件的技術及產品標準,以及綠色制造及雙碳方面的標準等。

     

    中國電子節能技術協會燃料電池與氫能產業專委會副秘書長 楊清雨

     

    商業化探索策略多樣化

    面對機遇與挑戰,如何實現產業化?這是業內各領域思考和實踐的問題。

    “結合我國氫能產業發展現狀,預計燃料電池重型載貨車會在未來 5-10年內實現商業化運營,逐步替代傳統燃油車市場。”廣東國鴻氫能科技有限公司副總經理燕希強表示,燃料電池重型載貨車具備節能環保、續駛里程長、使用便捷等優勢,是我國商用車轉型升級的重要發展方向,其大規模的市場應用能夠為我國降低石油消耗、減少污染物排放等工作提供強力支撐。

     

    廣東國鴻氫能科技有限公司副總經理 燕希強

    除道路車輛領域外,佛山攀業氫能源科技有限公司選擇了船舶、叉車、電動自行車等商業化路徑探索。總經理施濤認為:“非車輛應用跨度大、應用場景多,通用性或工具類的產品市場規模大,對成本敏感性較高。”他從市場容量、應用領域、性能優勢等方面,全面解釋了氫能與燃料電池在上述領域應用的前景及挑戰,并提出企業研發的產品必須有價值,如叉車提升運作效率,電動自行車真正解決用戶在不同工況下滿足最后一公里的出行需求。

     

    佛山攀業氫能源科技有限公司總經理 施濤

    浙江氫航科技有限公司總經理劉海力帶來了“氫動力航空的實踐和未來”。他分析,相較鋰電池,氫燃料電池具有能量密度高、壽命長、單位航時成本低等優勢。未來,他判斷,1)通過膜電極性能提升和渦輪增壓的高溫燃料電池(HTPEM)技術,功率密度可超過1500W/kg,高于歐洲氫動力航空目標。2)III型碳纖維無人機氣瓶達7%左右,IV型氣瓶更有儲氫優勢,能達10%以上。 3)液氫具有更高的儲氫比,伴隨液氫動力發展,會有新型燃料電池、電機和新型噴氣發動機出現。

    企業“求變”新特點

    隨著近幾年的產業快速發展,業內最活躍的燃料電池企業也發生了轉變,這將對氫能與燃料電池產業格局帶來新的變化。

    作為成立二十周年的“老兵”,新源動力股份有限公司在持續探索中總結經驗,發現了四個變化。總經理助理李漢斌表示這也是公司未來努力的方向。具體來看,產品端——產品迭代速度加快,產品可靠性、耐久性是生命,新源動力要付出100%的努力來做這件事情;客戶端——堅持品質第一,持續降本,快速售后服務響應;產業端——產業鏈需要同心協力,共建氫能生態圈;能源端——先期用低成本的副產氫,后期可考慮大規模可再生能源制氫。

     

    新源動力股份有限公司總經理助理 李漢斌

    風氫揚氫能(上海)有限公司總經理劉軍瑞在探索中發現:“一個好的燃料電池系統企業不光懂電堆、懂系統,還要懂整車、懂客戶。”基于此,風氫揚氫能提供“全棧式”系統解決方案,并全面布局核心產品,覆蓋3kW-300kW全功率、多場景的應用。

     

    風氫揚氫能(上海)有限公司總經理 劉軍瑞

    此外,上海澤氫能源科技有限公司創始人趙璇介紹,從氫能無人機到氫燃料汽車運營的身份轉變,目前公司正在聯合生態合作伙伴,構建基于“數字氫能”的氫能源生態創新的營銷商業模式,創造市場有效需求。

     

    上海澤氫能源科技有限公司創始人 趙璇 

    關鍵技術進一步突破

    當然,變化的過程中,不變的是“掌握關鍵技術”的鐵律,這是產業實現“自主化”、快速發展的基礎。

    會上,北京氫璞創能科技有限公司研發總監朱俊娥分享了大功率模壓復合板電堆技術研究成果。氫璞通過關鍵材料國產化、生產工藝自動化兩個抓手,實現了材料、極板、極板的密封、電堆的封裝、測試等各環節的自主化。同時,通過材料配方的調配、基于環境友好性,公司研發出適應批量化生產的復合材料。目前,氫璞一款大功率復合板電堆的功率密度(堆芯)可達4.0kW/L。

     

    北京氫璞創能科技有限公司研發總監 朱俊娥 

    在催化劑方面,中自環保科技股份有限公司周衛江博士提出了針對鉑基電極催化劑的高電位耐久性的提高策略及方法:從原材料、制備工藝及后處理等方面著手,既要強化和修飾載體材料、采用更有利于批量化生產的工藝技術,還要在鉑碳初級產品的基礎上進行必要的后處理或功能修飾。在材料方面,采用石墨化程度較高的碳載體材料,并經過必要的表面功能化處理后,既可保障鉑基納米粒子的分散度,又能在一定程度上提升催化劑的耐久性。在后處理工藝上,碳載鉑基催化劑的后處理工藝及條件對提升其耐久性效果更為直接明顯。

     

    中自環保科技股份有限公司 周衛江博士

    中國科學院廣州能源研究所閆常峰博士分享了PEM水電解制氫技術研究進展。通過采用“大電流”的設計方法,中科院廣州能源研究所已在催化劑、膜電極、電堆等方面均取得技術突破,從而進一步降低成本。

     

    中國科學院廣州能源研究所 閆常峰博士

    顯然,氫能與燃料電池技術在飛速發展,由此促使產業躍上新的發展高度。

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