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燃料電池傳成本大降60% 萬億風(fēng)口來了？
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2021-8-18
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*燃料電池成本大降60% 萬億風(fēng)口來了？*在新能源汽車領(lǐng)域，除了混動、純電動汽車以外，還有一種氫燃料電池汽車，因為可以做到“零”排放。氫能被許多專家譽(yù)為是一種“終極清潔能源”。但和混動、純電動汽車相比，我們現(xiàn)在在公路上能夠看見的氫燃料電池汽車卻寥寥無幾。這種汽車和現(xiàn)有的新能源汽車在技術(shù)上有什么區(qū)別，它什么時候才能大規(guī)模走進(jìn)我們的生活？氫能是最環(huán)保、最容易獲得的能源，也被稱為21世紀(jì)的“綠色動力”。在剛剛結(jié)束的東京奧運會上，不光奧運圣火的能源來自于氫能，而且運動員日常用車也采用了氫能源汽車。除了環(huán)保，氫能源汽車?yán)m(xù)航里程長、充氣快，小車只要三分鐘就可以充完，充完一次氣可以跑六百公里。近些年來，我國的各大車企，也紛紛在氫能源汽車方向發(fā)力。在2020年北京車展上，東風(fēng)、上汽、廣汽都紛紛發(fā)布了自己的樣車。很多機(jī)構(gòu)預(yù)測氫能源有望開啟下一個萬億級市場。
雖然各路資本已經(jīng)瘋狂涌入氫能領(lǐng)域，氫能源車的產(chǎn)業(yè)上下游也在積極投入，但氫燃料電池車的推動并不順暢。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年前5個月，燃料電池汽車產(chǎn)銷分別完成188輛和207輛，同比分別下降47.3%和44.1%。究其原因，就是成本制約和配套未成規(guī)模，其中整車生產(chǎn)成本的制約尤為明顯。
氫能源汽車?yán)锏娜剂想姵叵到y(tǒng)就如同燃油車?yán)锏陌l(fā)動機(jī)，是整車最核心的部件。一直以來，燃料電池系統(tǒng)中主要的關(guān)鍵部件膜電極、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層、雙極板的生產(chǎn)技術(shù)和核心工藝被國外高度壟斷，如何實現(xiàn)技術(shù)突破、降低成本，成為我國科研團(tuán)隊一直努力的方向。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，是我國最早開展氫燃料電池研究的地方。作為動力源，燃料電池的性能、安全早就在上世紀(jì)航空航天等軍工領(lǐng)域得到了充分驗證。但一旦降維到民用汽車，成本就成了一個無法平衡的障礙。如果把燃料電池電堆比喻成一個人體的話，雙極板就是人體的骨架，起到了支撐的作用，屬于不可或缺的關(guān)鍵材料。一個功率為100kW的電堆需要400多片金屬雙極板。但在上個世紀(jì)90年代左右時完全依靠進(jìn)口，動輒就要幾十萬甚至接近上百萬元的天價，而如今依靠國內(nèi)科學(xué)家的努力，現(xiàn)在100kW電堆上的雙極板只需要5萬元。通過幾十年的努力，多項壟斷技術(shù)被打破，國產(chǎn)雙極板的功率密度，從第一代的不到2000瓦每升，到如今的4000瓦每升；壽命也從2000小時，做到了如今的1萬小時。這些成果也都意味著成本在不斷下降。電堆，可以看作是人的身體，是氫燃料電池汽車的核心中樞。新源動力的第四代電堆，是專門應(yīng)用在商用車上的大型電堆。這家國內(nèi)較早研發(fā)燃料電池的企業(yè)，當(dāng)初一個普通的50kW的電堆就要150萬人民幣，而現(xiàn)在第四代電堆已經(jīng)將成本壓縮到了50萬元。新源動力壓縮成本的關(guān)鍵奧秘就在眼前的這臺設(shè)備上。這臺噴涂機(jī)正在對擺放好的透明薄膜上噴涂黑色的液體，看似像在進(jìn)行噴墨印刷，其實這噴出的液體可不是普通的涂料，而是含有鉑金的漿料。含有鉑的催化劑是氫燃料電池最優(yōu)的催化劑，可以更有效促進(jìn)發(fā)電。但是鉑，也就是大家最熟悉的白金，全球的總儲量只有1.4萬噸，如今在市面的價格一克400元左右。在5年前的技術(shù)狀態(tài)下，這家企業(yè)生產(chǎn)一臺100kW的燃料電池需要用到100多克鉑金，也就是僅這一項成本就要40000多元，而隨著他們的不斷攻關(guān)和技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在生產(chǎn)一臺相同功率的燃料電池所用鉑金減少到了25克，只需要10000元就可以了。燃料電池電堆的另一個關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)隔絕有害物質(zhì)，為電堆供氣供養(yǎng)料的氣體擴(kuò)散層。在燃料電池中的作用就像人體中的肺，負(fù)責(zé)隔絕電堆中的有害物質(zhì)，為電堆提供純凈的氫氧氣。作為電堆中必不可少的關(guān)鍵材料，它占據(jù)了10%的成本。2018年以前，氣體擴(kuò)散層一直受到國外的技術(shù)封鎖和壟斷。直到2018年底，捷氫科技聯(lián)合一家新材料企業(yè)不斷進(jìn)行研發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)品，如今他們已經(jīng)迭代開發(fā)了10代產(chǎn)品。石偉玉介紹說，一臺100kW電堆，擴(kuò)散層用量大概在20平方米左右，按照目前進(jìn)口的價格，600塊到800塊每平方米來算的話，預(yù)計需要12000元左右。而在國產(chǎn)化替代以后，成本預(yù)計可以下降30%—40%到8000元左右。
通過科研院所和眾多企業(yè)的不懈努力，如今的燃料電池成本與五年前相比已經(jīng)下降了60%，原來一臺價值為150萬元的100kW燃料電池系統(tǒng)價格現(xiàn)在只需要50萬元。在毛宗強(qiáng)看來，未來，距離燃料電池車真正落地推廣，走入尋常百姓家，不會太遙遠(yuǎn)。和現(xiàn)有的新能源汽車相比，氫能汽車在許多方面，尤其在環(huán)保上具有明顯的優(yōu)勢。但目前氫能汽車在市場化發(fā)展上還面臨著不少困難。其實類似這些困難，其它類型的新能源汽車在發(fā)展初期也遭遇過，突破這些困難，關(guān)鍵還是要依靠科技創(chuàng)新。近年來，通過科技人員的努力，氫燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)的許多核心技術(shù)相繼被突破，氫能汽車的成本也在逐步下降，我們相信，在宏觀政策、科技創(chuàng)新的推動下，氫能源汽車產(chǎn)業(yè)將加速前行，未來，“氫”裝出行值得期待。（來源：央視財經(jīng)）*氫燃料電池汽車推廣加速 質(zhì)子交換膜百億市場*質(zhì)子交換膜下游應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于氯堿工業(yè)、燃料電池、電解水制氫與全釩液流電池儲能系統(tǒng)。據(jù)測算，我國質(zhì)子交換膜市場未來將由車用燃料電池市場主導(dǎo)，市場規(guī)模超百億元。國內(nèi)技術(shù)水平與國外尚存差距，但部分企業(yè)正在加速布局，有望實現(xiàn)高端突破。質(zhì)子交換膜是有機(jī)氟化工產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)難度大、附加值高的環(huán)節(jié)，其原材料為全氟磺酸(羧酸)樹脂，在氯堿工業(yè)、氫燃料電池、電解水制氫氣等領(lǐng)域中是必不可少的關(guān)鍵材料。歷史上，全球質(zhì)子交換膜基本由國外大公司生產(chǎn)，包括美國杜邦，日本旭硝子與旭化成等，我國質(zhì)子交換膜行業(yè)長期處于國產(chǎn)空白狀態(tài)，但是近年來有部分企業(yè)成功實現(xiàn)了國產(chǎn)化技術(shù)突破與批量生產(chǎn)。我國氯堿工業(yè)所用離子交換膜長期依賴進(jìn)口，目前國產(chǎn)離子膜的滲透率仍不高。我國國產(chǎn)離子膜在綜合性能及價格上仍在積極追趕國外產(chǎn)品，氯堿行業(yè)“十三五”規(guī)劃中提出國產(chǎn)化離子膜的行業(yè)應(yīng)用率達(dá)到30%的目標(biāo)，國產(chǎn)離子膜存在廣闊的市場替代空間，我們預(yù)計2030年國產(chǎn)離子膜滲透率為30，國產(chǎn)離子膜用量約7.65萬平，市場空間為0.38億元。質(zhì)子交換膜是氫燃料電池中膜電極關(guān)鍵材料，直接影響著燃料電池的性能。我國氫燃料電池目前正處于商業(yè)導(dǎo)入期，我國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出2020、2025以及2030年燃料電池汽車發(fā)展目標(biāo)為1萬輛、10萬輛以及100萬輛，預(yù)計2030年將帶來質(zhì)子交換膜需求量約2640萬平，市場空間可達(dá)132億元。根據(jù)工信部指導(dǎo)編制的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖》規(guī)劃，我國將在2030年建設(shè)加氫站超過1000座，可再生能源制氫比例達(dá)到50%以上，我國氫源結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生劇烈變革。質(zhì)子交換膜電解槽裝機(jī)量快速啟停，與可再生能源發(fā)電適配性優(yōu)越，我們預(yù)計于2030年質(zhì)子交換膜電解槽裝機(jī)量約為20-25GW，所需質(zhì)子交換膜用量約為95-170萬m2，市場空間可達(dá)4.8-8.5億元。儲能系統(tǒng)將成為可再生能源必備配套設(shè)施全釩液流電池因其液流系統(tǒng)相比于目前主流的鋰離子電池系統(tǒng)更加安全，受到國家政策支持。根據(jù)北極星儲能網(wǎng)的數(shù)據(jù)及相關(guān)政府項目公示，我國目前全釩液流電池儲能項目規(guī)模超過120MW，在建規(guī)模約110MW，按照目前建設(shè)規(guī)模約耗用15-20萬m2質(zhì)子交換膜，預(yù)計市場空間可達(dá)2.2~3.0億元。
