氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)化成本仍是掣肘
近年來(lái)，我國(guó)以前所未有的力度和決心推動(dòng)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，一系列重大戰(zhàn)略和政策措施相繼發(fā)布，國(guó)家相關(guān)部委和地方政府也密集出臺(tái)了多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策和規(guī)劃，引導(dǎo)和推動(dòng)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但在全球范圍內(nèi)燃料電池汽車的發(fā)展依然很緩慢，需要解決的技術(shù)、成本、安全等問(wèn)題多多，不可一蹴而就，無(wú)論是政府還是產(chǎn)業(yè)界都需要理智看待燃料電池汽車的發(fā)展問(wèn)題。目前，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)化的初期，成本問(wèn)題是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。
氫能是一種二次能源，不可以直接獲得，需要通過(guò)制備獲得，目前制氫技術(shù)主要有傳統(tǒng)能源和生物質(zhì)的熱化學(xué)重整、水的電解和水的光解。對(duì)比幾種主要制氫技術(shù)的成本，煤氣化制氫的成本最低，規(guī)模化制氫成本約為11元/千克。其次是天然氣制氫約為14元/千克，甲醇裂解約為20元/千克。成本最高的是水電解，約為40元/千克。煤氣化和天然氣制氫雖然價(jià)格較低，但不可持續(xù)，不能解決能源和環(huán)境的根本矛盾。而電解水制氫是可持續(xù)和低污染的，是未來(lái)主要制氫方式。隨著電價(jià)下降和技術(shù)發(fā)展、規(guī)模化效應(yīng)，成本會(huì)隨之下降。據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，到2020年，制氫成本可降低至20元/千克左右，到2030年實(shí)現(xiàn)9元/千克以下。
另外在儲(chǔ)運(yùn)方面，考慮到氫氣運(yùn)輸在安全方面的特殊性，氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本居高不下，每立方米約為9元，遠(yuǎn)超過(guò)制氫成本。但從技術(shù)層面，大幅降低氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本還是有望可期的。現(xiàn)階段，我國(guó)仍普遍采用35兆帕壓力標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)運(yùn)氫氣，而日本、美國(guó)已達(dá)到70兆帕壓力標(biāo)準(zhǔn)。要提升儲(chǔ)運(yùn)能力，“下一步還需從技術(shù)層面入手，運(yùn)量上去了，折算下來(lái)的成本也就相應(yīng)下降。”有專家表示。
從產(chǎn)品來(lái)看，氫燃料電池汽車的成本要遠(yuǎn)高于純電動(dòng)汽車。目前國(guó)內(nèi)一輛氫燃料客車的價(jià)格在300萬(wàn)元以上，燃料電池成本約占整車成本的60%。而燃料電池的核心系統(tǒng)是電堆，其成本能占到整個(gè)燃料電池的60%左右。從電堆的成本構(gòu)成來(lái)看，尤以鉑系催化劑和質(zhì)子交換膜為主。根據(jù)目前的市場(chǎng)現(xiàn)狀，一平方厘米的nafion膜（杜邦公司質(zhì)子交換膜型號(hào)）需要幾元甚至近十元人民幣，而每一輛車用燃料電池對(duì)質(zhì)子交換膜的需求都是平方米級(jí)別的，這就意味著一個(gè)燃料電池電堆中，包含有幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)的成本完全是歸于質(zhì)子交換膜的。燃料電池堆(主要包括雙極板、質(zhì)子交換膜、催化劑)目前基本依賴進(jìn)口。特別是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵核心材料技術(shù)上落后于美國(guó)、德國(guó)和日本，最優(yōu)質(zhì)的質(zhì)子交換膜被美國(guó)杜邦公司長(zhǎng)期壟斷。因此，依靠國(guó)產(chǎn)化技術(shù)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。
從現(xiàn)有的技術(shù)與市場(chǎng)出發(fā)，專家認(rèn)為，未來(lái)燃料電池成本的降低可以從三個(gè)方面入手：
一是優(yōu)化材料和創(chuàng)新制造工藝；
二是利用規(guī)模化效應(yīng)降低量產(chǎn)成本；
三是建立標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)化的體系。
原材料價(jià)格昂貴或工藝不完善的部件，例如催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等可以通過(guò)優(yōu)化制造材料改進(jìn)制備工藝的方式降低成本，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)較完善的部件可通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)化的產(chǎn)品體系并利用規(guī)模化生產(chǎn)的效應(yīng)有效建立成本優(yōu)勢(shì)。
除了以上燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件的成本外，其他的材料成本會(huì)隨著規(guī)模化的發(fā)展，大幅下降。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)已推出新一代質(zhì)子交換膜，其擁有更低的成本及更高的質(zhì)子傳導(dǎo)率，傳導(dǎo)率達(dá)到美國(guó)杜邦公司型號(hào)Nafion117質(zhì)子交換膜的1.78倍。在成本方面，相比目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品價(jià)格能降低10倍左右。
加氫站是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，因?yàn)橥顿Y巨大，在一定程度上制約了這個(gè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化開展。據(jù)中國(guó)工業(yè)報(bào)記者了解，目前我國(guó)運(yùn)營(yíng)的加氫站有16座，其中固定站8座，撬裝站8座，在建的加氫站有36座，距離2020年目標(biāo)建成100座還相差較大，與歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)約有300座商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的加氫站相差較遠(yuǎn)。業(yè)內(nèi)人士將加氫站與氫燃料汽車的關(guān)系比作“雞和蛋”的關(guān)系：沒(méi)有足夠的加氫站，氫燃料汽車的推廣應(yīng)用必然受限；沒(méi)有一定數(shù)量的汽車推廣，加氫站也難有市場(chǎng)。
目前加氫站建設(shè)投資較大。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、全國(guó)燃料電池與液流電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)主任委員衣寶廉曾表示，不算土地，一座日加能力在200公斤的加氫站的建設(shè)成本至少在1500萬(wàn)元左右，遠(yuǎn)高于加油站和充電站，這對(duì)不少企業(yè)形成了較高門檻。加氫站的建設(shè)需要國(guó)家整體規(guī)劃布局和在政策上的大力支持。
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