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燃料电池有哪些优势?目前遇到了哪些瓶颈?

钜大LARGE  |  点击量:312次  |  2019年12月14日  

摘要
从国际上看,燃料电池目前已进入市场导入阶段,发动机的功率大幅度提升,用70MPa氢气瓶可以运行500公里以上。 燃料电池的发电原理为电化学,因此效率较高;工作方式为内燃机,燃
从国际上看,燃料电池目前已进入市场导入阶段,发动机的功率大幅度提升,用70MPa氢气瓶可以运行500公里以上。燃料电池的发电原理为电化学,因此效率较高;工作方式为内燃机,燃料储存在储罐当中,因此安全性比锂离子电池高。燃料电池车与电动车和插电式混合动力车相比,更适合于大功率、长距离的运输,因此在公交车和重载车上的应用有明显优势。目前,氢燃料电池在寿命、可靠性、适用性上已经基本达到了车辆使用的要求,国内也已经掌握了氢燃料电池的核心技术。现在,国内加氢站有10台左右正在运行,明年预计有100台左右,运行最频繁的是张家口、云浮和上海,加氢量是最多的。中国已经掌握了燃料电池的核心技术,并经过了大量的示范运行,积累了丰富经验,具备了进行大规模示范运行的条件。但目前的问题是,燃料电池仍没有大批量的生产线,成本较高,并且受到加氢站的制约。所以,从电堆、燃料电池的角度,当前的首要任务就是降低铂用量和催化剂的成本。中国的车用燃料电池要想在国际上具有竞争力,核心问题就是提高电堆工作电流密度和比功率。从国际上来看,燃料电池车已经达到了四缸内燃机的体积水平,本田宣布已经达到了六缸内燃机的水平,功率密度超过每立升3千瓦。我们国内装车的电堆现在在每立升2.0千瓦左右,所以我们电堆比功率比国外还要低1/3左右。
电堆都是按压力机方式组装起来的,主要构成是双极板和MEA、密封件,因此还要进一步改进电堆的组装工艺,开发严格定位技术。燃料电池的寿命是电堆和系统双方配合的结果,而不是电堆自己的努力。所以,我们也要加强电堆部分、系统部分关键部件的研发。第一,尽快完善燃料电池的产业链,建立扩散层碳纸等关键材料的生产线。另外,注意力不能只集中在膜电极和双极板上,还要发展空压机和氢气循环泵。第二,要提高电堆的工作电流密度,提高电堆的体积和重量比功率,降低电堆的成本,为开发乘用车奠定基础。第三,要深入研发电堆的衰减机理,开发抗腐蚀、稳定的新材料,大幅度提高发动机的可靠性和耐久性。可靠性和耐久性由系统和电堆共同决定,电堆进步了,系统就可以简化,所以电堆和系统要相互配合,通过关键材料的进步来简化电池系统。第四,要开展超低铂和非铂电催化剂的理论和应用研究,进一步把电池的铂用量降低到每千瓦小于0.1克,这是国际上车用燃料电池发动机商业化的基本要求。第五,建立关键部件、电堆和电池系统的测试与耐久性快速评价方法,这也是燃料电池标委会正在做的一件事情。所以,我们要尽快建立中立性的检测机构,对推进我国燃料电池技术的进步,赶上世界水平会有重大作用。希望燃料电池车尽快实现商业化的S型曲线的上升阶段,达到一定程度后可以甩开补贴而盈利。有人预计,燃料电池车从关键材料来讲,只要铂用量降下来了,成本比锂电池还要低,但这需要我们技术人员的共同努力。

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