中國儲能網(wǎng)訊:“一輛載重49噸的氫能牽引車購置成本近140萬元,而同類型的油車售價45萬元,電車80萬元,氫能車輛購置成本是燃油車價格的三倍以上。使用方面,氫氣終端售價約為35元/公斤以上,經(jīng)濟性也低于燃油。”在近日召開的燃料電池系統(tǒng)及核心零部件技術(shù)突破論壇上,東岳未來氫能質(zhì)子膜研發(fā)總監(jiān)鄒業(yè)成坦言,高成本正制約我國燃料電池汽車規(guī)?;l(fā)展。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)口,亟需技術(shù)創(chuàng)新降低成本,以此打開氫能的規(guī)?;瘧?yīng)用。
■ 發(fā)展勢頭迅猛
“整體來看,氫能在交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域滲透率逐步提高?!苯輾淇萍伎偨?jīng)理盧兵兵分享了一組數(shù)據(jù),2023年,我國氫燃料電池汽車?yán)塾嬩N量為7653輛,同比增長近50%。與此同時,燃料電池發(fā)電項目布局也明顯加快,2023年新增裝機約6.3兆瓦,累計裝機20兆瓦。在工業(yè)領(lǐng)域,2023年我國氫冶金項目總投資超過500億元,已建在建綠色低碳甲醇項目11項,產(chǎn)能約為36.6萬噸/年。
億華通副總經(jīng)理李飛強表示,我國氫能以交通領(lǐng)域為先導(dǎo),氫能示范逐步拓展到有軌電車、無人機、船舶、氫儲能、天然氣摻氫和氫冶金等領(lǐng)域,帶動膜電極、電堆等關(guān)鍵材料和部件實現(xiàn)自主化、國產(chǎn)化,自主研發(fā)多項核心技術(shù),在可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、壽命、經(jīng)濟性、成本上實現(xiàn)突破,燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)最高功率、整車氫耗處于國際領(lǐng)先水平。在氫燃料汽車免收高速費利好政策下,氫能車輛運營已具備經(jīng)濟性,以49噸長途干線物流牽引車全生命周期8年為例,按電價1.2元/千瓦時、氫氣價格30元/千克、柴油單價8元/升計算,相比燃油重卡,氫能重卡8年可節(jié)省200多萬元。
業(yè)內(nèi)預(yù)計,2030年,我國氫燃料商用車銷量將達(dá)36萬輛—72萬輛,到2050年銷量將達(dá)160萬輛—300萬輛。
■ 技術(shù)降本成效顯著
氫能規(guī)?;瘧?yīng)用的前提是買得起、用得起。戈爾技術(shù)總監(jiān)汪志勇指出,產(chǎn)業(yè)鏈要協(xié)同合作,降低價值鏈中的成本和復(fù)雜性,從而降低車輛的總擁有成本。
汪志勇算了一筆賬:一輛卡車每年行駛20萬公里,運營比率為88%,每年總運營成本約為150萬元。其中,燃料經(jīng)濟性、動力系統(tǒng)成本、維修維護都直接影響總擁有成本。
“質(zhì)子交換膜等上游部件的性能可對降低總擁有成本產(chǎn)生較大影響?!蓖糁居掠嬎?,質(zhì)子交換膜占電堆成本的14%,電壓提高15毫伏,燃料電池系統(tǒng)效率可提高1%以上。一輛8級房車若每天行駛627公里、一年行駛250天,在電堆效率為51%的情況下,將消耗14176公斤氫氣,若質(zhì)子交換膜能夠使電堆效率提高到52%,燃料消耗量將降至13893公斤,這樣每年可節(jié)省283公斤燃料。提高質(zhì)子交換膜功率密度,可減少電池材料用量,相當(dāng)于降低電堆成本,如果將一個售價15萬元的電堆成本降低6.3%,2個電堆即可節(jié)省1.9萬元,總質(zhì)子交換膜從70平方米降到65平方米,并減輕重量,節(jié)約空間??傊?,燃料電池部件和系統(tǒng)的改進(jìn)可在成本和性能方面產(chǎn)生連鎖反應(yīng),令用戶從中受益。
中科院大連化物所燃料電池研究部長邵志剛指出,2023年,全球電解水制氫累計裝機量超2吉瓦,其中堿液電解槽占比達(dá)60%,質(zhì)子交換膜(PEM)占比約30%,國內(nèi)以堿液電解槽為主,占比超過95%。預(yù)計2030年,全球電解水制氫裝機量達(dá)170吉瓦,以堿液和PEM為主?!俺杀具^高是目前限制電解水制氫技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的最主要原因。國際上,PEM電解制氫系統(tǒng)成本大約為2000美元/千瓦,堿液電解制氫系統(tǒng)成本大約1700美元/千瓦。國內(nèi)可再生能源電解水制氫成本40元/千克—80元/千克(視電價而定),煤制氫約10元/千克。持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新、大批量規(guī)模生產(chǎn)是綠氫降本的關(guān)鍵途徑?!?
■ 把握材料創(chuàng)新和回收機遇
在濟平新能源研發(fā)總監(jiān)丁奇看來,國內(nèi)燃料電池車和電解水制氫爆發(fā)式增長,將開辟催化劑百億元市場。到2030年,氫催化劑市場空間在保守、中性、樂觀情景下,市場需求將分別達(dá)到294億元、438億元、586億元,對貴金屬鉑的累計需求量為18噸、26噸、36噸,對貴金屬銥的累計需求量為13噸、19噸、25噸。
丁奇指出,近年來,鉑族新材料技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新層出不窮,產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同更加緊密,2023年,國產(chǎn)燃料電池催化劑占比20%,今年國產(chǎn)催化劑占比有望達(dá)到35%,2025年有望進(jìn)一步提升至45%。多元合金催化劑能顯著提高催化劑性能,金屬顆粒耐久明顯優(yōu)于常規(guī)的鉑鈷、鉑鎳等合金催化劑,可以降低催化劑成本。
賀利氏貴金屬中國非均相催化劑銷售總監(jiān)崔剛向《中國能源報》記者介紹,銥作為制氫重要的催化劑材料,全球年產(chǎn)量約為9噸,大約需要400公斤的銥才能產(chǎn)生1吉瓦PEM電解水的能力。為了避免供應(yīng)瓶頸,必須將每吉瓦的銥用量減少到100公斤以下。因此,降低貴金屬載量和提升質(zhì)量活性是PEM電解水催化劑的研發(fā)目標(biāo)和技術(shù)方向,賀利氏持續(xù)創(chuàng)新推出的銥催化劑,在保證催化性能的基礎(chǔ)上有望降低80%—90%銥的用量,降低成本。
崔剛表示,加強貴金屬的回收是保障貴金屬供應(yīng)穩(wěn)定的重要舉措,在歐洲,賀利氏已幫助客戶累計回收數(shù)百公斤級催化劑涂層質(zhì)子膜和膜電極組件。此外,賀利氏在江蘇南京還建設(shè)了一座貴金屬回收工廠,具備年處理數(shù)千噸含有貴金屬的催化劑材料的能力。