2018年5月孟掺,國務院總理李克強在日本參觀豐田汽車北海道廠的Mirai氫燃料電池車赋昔,在我國新能源汽車行業(yè)引發(fā)了關于氫燃料電池汽車發(fā)展的熱烈討論。
Mirai加氫3分鐘尘箫,續(xù)航600公里桦沉,由此業(yè)界有聲音呼吁保跨,“我們的新能源汽車需要掉頭”,“全面轉(zhuǎn)向氫燃料電池汽車”别印。當前我國正在加快推動燃料電池汽車關鍵技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,計劃在經(jīng)濟基礎好依粮、地方積極性高的地區(qū)開展示范運行宿替,打通產(chǎn)業(yè)鏈和氫能的供應鏈。但從目前實施角度來看党令,高昂的成本將成為阻礙氫燃料電池車商業(yè)化發(fā)展的最大挑戰(zhàn)锚渺。那么目前國內(nèi)的氫燃料電池汽車從能源端、電池猖等、整車三個環(huán)節(jié)考量虏绑,成本處于什么水平?距離商業(yè)化的成本要求還有多遠?與國外的差距有多少?
氫氣的制作儲運成本知多少?
首先,從制氫的角度來看签子。氫能是一種二次能源,不可以直接獲得搭为,需要通過制備獲得缺西,目前制氫技術主要有傳統(tǒng)能源和生物質(zhì)的熱化學重整、水的電解和水的光解馒胆。對比幾種主要制氫技術的成本缨称,煤氣化制氫的成本最低,規(guī)淖S兀化制氫成本約為11元/千克睦尽。其次是天然氣制氫約為14元/千克器净,甲醇裂解約為20元/千克。成本最高的是水電解当凡,約為40元/千克山害。煤氣化和天然氣制氫雖然價格較低,但不可持續(xù)沿量,不能解決能源和環(huán)境的根本矛盾浪慌。而電解水制氫是可持續(xù)和低污染的,是未來主要制氫方式朴则。隨著電價下降和技術發(fā)展权纤、規(guī)模化效應乌妒,成本會隨之下降眉挥。據(jù)業(yè)內(nèi)專家預測,到2020年日频,制氫成本可降低至20元/千克左右深七,到2030年實現(xiàn)9元/千克以下。
另外在儲運方面抄娜,考慮到氫氣運輸在安全方面的特殊性驾腕,氫氣儲存和運輸成本居高不下,每立方米約為9元砂彻,遠超過制氫成本陷今。但從技術層面,大幅降低氫氣儲存和運輸成本還是有望可期的√鹿罚現(xiàn)階段吻毅,我國仍普遍采用35兆帕壓力標準儲運氫氣,而日本跛究、美國已達到70兆帕壓力標準妆墩。要提升儲運能力,“下一步還需從技術層面入手重虑,運量上去了践付,折算下來的成本也就相應下降。”有專家表示缺厉。
儲氫罐作為燃料電池動力系統(tǒng)的重要組件,是發(fā)展高效永高、安全、低成本燃料電池汽車的關鍵提针。我國目前僅有少數(shù)企業(yè)具備批量生產(chǎn)35兆帕Ⅲ型儲氫氣瓶的能力命爬,70兆帕Ⅲ型瓶和下一代Ⅳ型瓶(塑料內(nèi)膽)尚處于研發(fā)中,而國外已普遍使用70兆帕Ⅳ型瓶。從存儲設備來說饲宛,目前日本皆愉、美國普遍采用Ⅳ型瓶裝載氫氣。Ⅳ型儲氫瓶具有重量輕艇抠、循環(huán)壽命長幕庐、成本低等優(yōu)點。我國在氫能的存儲和運輸方面研究的重視程度上還有待提高练链,存儲和運輸恰恰是制約燃料電池汽車發(fā)展的基礎和關鍵環(huán)節(jié)翔脱。推動燃料電池汽車的發(fā)展,保障燃料電池汽車所需的氫能供給颖倾,需要加強頂層設計匀铸。在此基礎上,完善氫能技術研發(fā)才褂、產(chǎn)業(yè)化及示范應用等支持政策措施讥认,從而形成有力的支持政策體系。
燃料電池成本知多少?
從產(chǎn)品來看详贿,氫燃料電池汽車的成本要遠高于純電動汽車活益。目前國內(nèi)一輛氫燃料客車的價格在300萬元以上,燃料電池成本約占整車成本的60%权惊。
而燃料電池的核心系統(tǒng)是電堆漫窑,其成本能占到整個燃料電池的60%左右。從電堆的成本構成來看抹播,尤以鉑系催化劑和質(zhì)子交換膜為主榴栏。根據(jù)目前的市場現(xiàn)狀,一平方厘米的nafion膜(杜邦公司質(zhì)子交換膜型號)需要幾元甚至近十元人民幣痒拧,而每一輛車用燃料電池對質(zhì)子交換膜的需求都是平方米級別的泌绩,這就意味著一個燃料電池電堆中,包含有幾萬甚至十幾萬的成本完全是歸于質(zhì)子交換膜的宵蕉。燃料電池堆(主要包括雙極板酝静、質(zhì)子交換膜、催化劑)目前基本依賴進口羡玛。特別是質(zhì)子交換膜燃料電池的關鍵核心材料技術上落后于美國别智、德國和日本,最優(yōu)質(zhì)的質(zhì)子交換膜被美國杜邦公司長期壟斷稼稿。因此亿遂,依靠國產(chǎn)化技術探索,開發(fā)新型制備工藝是目前降低質(zhì)子交換膜成本的必由之路渺杉。
從現(xiàn)有的技術與市場出發(fā),專家認為,未來燃料電池成本的降低可以從三個方面入手:一是優(yōu)化材料和創(chuàng)新制造工藝是越,二是利用規(guī)亩耍化效應降低量產(chǎn)成本,三是建立標準化平臺化的體系倚评。
原材料價格昂貴或工藝不完善的部件浦徊,例如催化劑、質(zhì)子交換膜洲猿、雙極板等可以通過優(yōu)化制造材料改進制備工藝的方式降低成本获隆,現(xiàn)有技術已經(jīng)較完善的部件可通過建立標準化平臺化的產(chǎn)品體系并利用規(guī)模化生產(chǎn)的效應有效建立成本優(yōu)勢村会。
比如涌遏,作為催化劑的鉑價格大約在250元/克,高昂的鉑成本是燃料電池汽車降本的關鍵泌拐,低鉑用量是趨勢基差。催化劑主要來源于日本、德國等的公司威球,如日本的田中貴金屬等公司宅蜒。雙極板用于分隔氫氣與氧氣并收集電流,通常使用的材料是無孔石墨板或碳板蜓浦,加工費用高捍农,石墨板材機械加工的費用占據(jù)了雙極板的絕大部分,限制了雙極板規(guī)纳。化生產(chǎn)壹店。發(fā)展趨勢是開發(fā)石墨-樹脂復合材料與金屬基材料,其中金屬基材料最被看好翘悉,但同時也面臨著材料腐蝕與毒化的問題茫打。
我國是世界最大的石墨儲量國和出口國,開發(fā)潛力巨大妖混,未來的研究可以嘗試優(yōu)化石墨的加工方式老赤,充分利用資源優(yōu)勢,有利于未來產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化制市。
除了以上燃料電池發(fā)動機關鍵部件的成本外抬旺,其他的材料成本會隨著規(guī)模化的發(fā)展祥楣,大幅下降开财。據(jù)了解,國內(nèi)研究機構已推出新一代質(zhì)子交換膜误褪,其擁有更低的成本及更高的質(zhì)子傳導率责鳍,傳導率達到美國杜邦公司型號Nafion117質(zhì)子交換膜的1.78倍碾褂。在成本方面,相比目前市場主流產(chǎn)品價格能降低10倍左右历葛。
加氫站成本知多少?
加氫站是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)达迁,因為投資巨大,在一定程度上制約了這個產(chǎn)業(yè)的規(guī)谋龊撸化開展仔约。據(jù)中國工業(yè)報記者了解,目前我國運營的加氫站有16座压荠,其中固定站8座淫韧,撬裝站8座,在建的加氫站有33座韩宦,距離2020年目標建成100座還相差較大嘿帆,與歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)已經(jīng)有約300座商業(yè)化運營的加氫站相差較遠。業(yè)內(nèi)人士將加氫站與氫燃料汽車的關系比作雞和蛋的關系招殊。沒有足夠的加氫站气岁,氫燃料汽車的推廣應用必然受限;沒有一定數(shù)量的汽車推廣,加氫站也難有市場秆候。
目前加氫站建設投資較大浦堪。中國科學院大連化學物理研究所研究員、全國燃料電池與液流電池標準委員會主任委員衣寶廉曾表示刺洒,不算土地鳖宾,一座日加能力在200公斤的加氫站的建設成本至少在1500萬元左右,遠高于加油站和充電站逆航,這對不少企業(yè)形成了較高門檻鼎文。加氫站的建設需要國家整體規(guī)劃布局和在政策上的大力支持。
另外因俐,加氫站的審批管理不明確拇惋。“企業(yè)建加氫站在審批過程中涉及安監(jiān)、住建抹剩、工商等多部門撑帖,但究竟由誰牽頭主管,國家尚無明確規(guī)定澳眷。”北京低碳清潔能源研究所新能源中心助理主任胡嘿、氫能研發(fā)部門經(jīng)理何廣利,在日前舉辦的2019中國電動汽車百人會論壇期間接受記者采訪時表示钳踊,目前佛山衷敌,如皋等一些地方政府非常支持行業(yè)發(fā)展,與全國氫能標委會合作拓瞪,制定了自己的審批流程移履,有借鑒意義诫痹,他建議盡快明確全國性的相關項目審批主管部門和流程。
據(jù)中國工業(yè)報記者了解权扭,中石化荷况、中石油等油氣企業(yè)近來正密集考察與嘗試摸索中,目前在加氫站建設方面已做出總體部署和安排灾您,充分利用已有加油站網(wǎng)絡積極推進加氫站建設。中石化北京分公司總經(jīng)理兼黨委副書記佟德建表示宇夭,完善的油站網(wǎng)絡可有效緩解加氫站用地及審批壓力烛辜,豐富的安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗有助于加氫站安全運營,充足的石化資源和熟練的制氫技術可有效支持氫能生產(chǎn)與供應楔撩。目前中石化氫氣年產(chǎn)量達200萬~300萬噸臂葫,未來氫氣成本可低至20元~30元/噸。另外焙番,從國內(nèi)加氫站建設標準以及安全生產(chǎn)等多種因素考慮豆蚀,中石化、中石油的操作都要相對容易的多缔御。
業(yè)內(nèi)人士認為抬闷,50萬輛的規(guī)模是氫燃料電池汽車及基礎設施投資的盈虧平衡點。隨著關鍵材料和關鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)母唬化笤成,2030年,整車成本將大幅降低眷茁。到那個時候炕泳,整個氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)就會迅速發(fā)展,燃料電池汽車將實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應用上祈。