鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:830次 | 2021年11月09日
氫燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
近年來,氫能與燃料動力鋰電池的研究受到各國關(guān)注,被視為未來世界能源體系的重要組成部分。我國是世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國,已形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源和可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系。
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)上升,能源消費(fèi)需求總量不斷上升,石油、天然氣等進(jìn)口依存度持續(xù)走高,2015年我國石油對外依存度突破60%,天然氣對外依存度已上升至32.7%。能源進(jìn)口依存度高,已成為我國能源安全的巨大挑戰(zhàn),能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型勢在必行。
汽車產(chǎn)業(yè)作為世界重要工業(yè)國家的支柱產(chǎn)業(yè),是衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力和發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。氫燃料動力鋰電池汽車不僅在能源發(fā)展方面具有重要用途,而且具有優(yōu)秀的環(huán)保性能和能量轉(zhuǎn)化效率。與純電動汽車相比,具有加注時(shí)間短、續(xù)航里程長等優(yōu)勢,同樣是未來汽車工業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的重要方向。
我國《十三五戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃(2016?2030年)》《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012?2020年)》《我國制造2025》等國家頂層規(guī)劃都明確了氫能與燃料動力鋰電池產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性地位,紛紛將發(fā)展氫能和氫燃料動力鋰電池技術(shù)列為重點(diǎn)任務(wù),將氫燃料動力鋰電池汽車列為重點(diǎn)支持領(lǐng)域。
氫燃料動力鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
整車
2014年十二月,豐田Mirai燃料動力鋰電池轎車上市,標(biāo)志著氫燃料動力鋰電池汽車技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)步,氫燃料動力鋰電池汽車的技術(shù)已經(jīng)從基礎(chǔ)研究、樣車示范進(jìn)入工程化、商品化發(fā)展階段。據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年,全球氫燃料動力鋰電池汽車銷量為2312輛,與2015年相比,增幅為225%。重要有3款車型:豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代ix35FC,其中,豐田Mirai銷售2039輛,重要用于運(yùn)營。2017年,還有少數(shù)車企計(jì)劃推出氫燃料動力鋰電池商品車,但預(yù)計(jì)全球總銷售量不會超過5000輛。
國內(nèi)在燃料動力鋰電池乘用車方面,投入研發(fā)的重要公司是上汽集團(tuán),已完成前后四代氫燃料動力鋰電池轎車的開發(fā)。在國家創(chuàng)新工程支持下,上汽氫燃料動力鋰電池轎車在動力性、續(xù)駛里程等性能指標(biāo)方面取得了重大進(jìn)步,已累計(jì)實(shí)現(xiàn)81輛示范運(yùn)行,部分車輛在2014年參加了上汽的新能源汽車萬里行全國巡游,歷經(jīng)1萬公里的實(shí)際路試,通過各種地形、海拔、環(huán)境氣溫的綜合考驗(yàn)。
關(guān)鍵零部件和材料
我國在氫燃料動力鋰電池電堆及其關(guān)鍵材料領(lǐng)域已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈,但技術(shù)成熟度差距較大。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
在技術(shù)路線方面,車用氫燃料動力鋰電池電堆都選擇了質(zhì)子交換膜體系,金屬板電極和石墨板電極并存。
目前,國內(nèi)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的電堆重要由大連新源動力供應(yīng),國外公司通過在國內(nèi)合資建廠組裝電堆為國內(nèi)系統(tǒng)公司供應(yīng)電堆,但膜電極等核心零部件仍掌控在外方手中。
商用車的氫燃料動力鋰電池系統(tǒng)采用的是石墨板或者復(fù)合板,還沒有采用高功率密度的金屬雙極板。石墨板電堆在性能上近年來有較大提升,但與金屬板電堆仍有顯著的差別,雖然目前成本較低,但從加工便利性和材料發(fā)展趨勢分析,金屬板成本會低于石墨板。
在壽命方面,國產(chǎn)電堆壽命為幾千小時(shí),國外已經(jīng)達(dá)到上萬小時(shí),但國外電堆對空氣質(zhì)量要求很高,能否適應(yīng)國內(nèi)空氣質(zhì)量條件尚有待驗(yàn)證。
在氫燃料動力鋰電池關(guān)鍵材料和其他零部件方面,如催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、空壓機(jī)、氫循環(huán)泵等方面,我國與國外水平相比仍存在較大差距,有能力配套的公司少,技術(shù)水平較低,大多屬于空白或尚未成熟,要采用進(jìn)口材料,國際上也被少數(shù)公司壟斷,價(jià)格極高。
從系統(tǒng)成本來看,成本在1萬?1.5萬元/kW左右。
從發(fā)展階段來看,目前我國氫燃料動力鋰電池汽車具備小規(guī)模推廣應(yīng)用條件。
我國氫燃料動力鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的重要問題有:產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)不完善,部分關(guān)鍵材料和零部件缺乏量產(chǎn)量力;氫源產(chǎn)業(yè)鏈尚未建立,車用高純氫價(jià)格高昂;政府鼓勵氫燃料動力鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,但缺乏配套措施;加氫站建設(shè)審批缺乏規(guī)范,公司面對重重困難。
對此,筆者對燃料動力鋰電池汽車發(fā)展提出以下建議:發(fā)展氫能和氫燃料動力鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)要發(fā)揮舉國之力,進(jìn)一步明確國家戰(zhàn)略導(dǎo)向,構(gòu)建高層次協(xié)調(diào)機(jī)制,在政策層面統(tǒng)一步調(diào)、形成合力、做好引導(dǎo);在整車研宄方面,應(yīng)大力促進(jìn)整車公司在燃料動力鋰電池汽車方面的研發(fā)投入,以整車為龍頭,帶動整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和完善;由于氫氣一直作為高度危險(xiǎn)品進(jìn)行管理,部分標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)已與技術(shù)發(fā)展不相一致,應(yīng)在經(jīng)過嚴(yán)密驗(yàn)證后,科學(xué)評估安全風(fēng)險(xiǎn),在保障安全的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際要逐步適度調(diào)整。