燃料电池汽车的产业化是氢能应用的突破口，我们要坚持自主创新，突破卡脖子技术，实现关键材料与部件的批量生产，大幅度降低燃料电池汽车、加氢站建设和氢源的成本，尽快实现燃料电池汽车的产业化。一方面是燃料电池发动机成本。燃料电池汽车售价之所以会达到燃油汽车的两到三倍，锂离子电池汽车的两倍，主要原因就在于燃料电池系统中电堆的成本居高不下。在技术上实现燃料电池系统和电堆结构的简化，既可以降低燃料电池发动机的成本又能够延长电堆寿命。采用薄膜、氢空逆流，可以替代增湿器。利用阳极水管理消除局部反极，延长电堆寿命。消除扩散层，来降低电堆成本。另一方面就是加氢站的建设成本。现在我国加氢站建设费用已经达到每个加氢站1200万元到1500万元，并且加氢费用也达到了60到80元每公斤，这些成本都是目前亟待解决的问题。只有当加氢费用达到每公斤30元左右时，氢燃料电池汽车才有能力与燃油车相竞争。因此，要实现无补贴的燃料电池商业化，既要大幅度降低燃料电池电堆的成本，又要降低加氢站的建设费用。一是提高电堆的比功率，降低铂用量；二是实现关键材料的批量生产，如催化剂、质子交换模、双极板、膜电极三合一，以及电堆和空气压缩机等零部件；三是要依据工况和电堆适宜的运行条件，制定控制策略，确保电池系统的可靠性与耐久性。燃料电池电堆的催化剂主要原料是铂，研发高温膜和抗毒的电催化剂，使燃料电池在近200度工作，既能够抵抗一氧化碳的毒化作用，又有利于燃料电池提高电堆一致性，进而提高工作电流密度和电堆比功率，利用有序化电极应用，大幅度降低铂用量。目前国内达到了每千瓦0.3克铂，国际上达到了每千瓦0.2克铂左右，只有降到每千瓦0.1克铂以下才能实现燃料电池商业化。氢气的制取目前有三种方式，化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制绿氢。对于我国目前现状而言，利用电解水制氢更有发展前景。利用电解水制氢的副产氧、进行煤制氢，收集产生的二氧化碳注入油井，提高产油率。另外开发天然气催化裂解制备氧气和固体碳，提高氢气的纯度和减少二氧化碳的排放。利用弃风、弃水、弃光所产生的可再生能源发电，进而电解水制氢，每年可制氢300万吨左右。对于氢气长距离输送的问题，建议利用三北地区丰富的水电、风电、太阳能发电，大力发展质子交换膜电解水制氢，借助天然气管网输氢。当氢气浓度大于5%时，可采用膜分离从天然气氢混合物中提取纯氢。当氢浓度低时，可抽取等热值天然气进行重整制氢。在近海地区发展海上风电，电解水制氢，利用氢气管道，输送海港，将氢液化作为商品，也可用列管车送至附近的加氢站。我国将提高国家自主贡献力度，力争在2030年实现“碳达峰”，2060年之前实现“碳中和”。实现这一脱碳目标，能源问题首当其冲。大力发展可再生能源，利用可再生能源电解水制备绿氢，即可实现储能和可再生能源的再分配，还可实现难于脱碳领域如交通、冶金、建筑等领域的脱碳。归根结底，解决技术创新问题是实现氢能产业快速发展的核心问题。氢能产业发展态势稳中向好，产业链上下游多措并举，企业之间协同联动，解决卡脖子技术问题，推动市场进步。实现燃料电池的批量生产，大幅降低燃料电池成本，燃料电池汽车就可以实现真正的产业化和商业化。
2022-04-29
氢能观察张赢124820
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