氢燃料电池深度思考的10个问题

高工锂电 发表于 2018-02-06 09:45:16 收藏 已收藏
赞(1) •  评论(0

氢燃料电池深度思考的10个问题

高工锂电 发表于 2018-02-06 09:45:16

单从技术角度来评估,氢燃料电池远胜于动力电池,包括——氢燃料电池使用无污染,即便拆解后也无污染,但电池拆解有污染;“加注时间氢燃料电池3分钟、5分钟,再大的车顶多10分钟、20分钟,纯电动最少你也是半小时80%吧;行驶里程能够跑300公里、500公里、700公里,甚至重卡1000公里、2000公里都可以现在做到,纯电动却做不到。然而....

1.为什么没人做氢燃料电池?

人人都说氢燃料电池好,但以此创业的人极少,因为氢燃料电池有好多公认的难题。

衣宝廉(中国科学院院士,燃料电池研究开拓者之一)分析,纯粹是产业化的原因。

王朝云说,如果追求短期利益最大化,你不会想到氢燃料电池。纯电动路线的真正毛病就是,众多企业带着短期利益的强烈企图心。其实仅仅是利益的先后问题,(干氢燃料电池)可能开始你会活得很苦,但是放眼三年、五年是可以解决的。

2.国产氢燃料电池寿命太短?

首先是中国生产的燃料电池的寿命短。2014年,衣宝廉院士受采访时,问他中外的燃料电池差距在哪里。衣宝廉院士当时说,国际上燃料电池的寿命是5000小时,国内还是2000、3000小时。

如果只站在电堆的角度,不管系统,或者反过来,只做系统,不做电堆,可能是这种结果。但是把这两个合到一起,它就变化了。

电堆在电压变动很大的情况下,寿命是会受影响。但如果有合适的场景,控制好电压变化,寿命就会延长。本来院校是院校,研究所是研究所,你不告诉我,我不告诉你,但是这两个要打通以后,这个问题就可以得到了很大的改善,2000就变成了5000。

3.催化剂含铂量高?

在氢燃料发电的过程中,需要用到含铂催化剂,但铂金是贵金属,价格高昂。

目前,丰田的燃料电池车Mirai每辆车用铂20g,约合0.17g/kW。根据美国能源部的规划,到2020年燃料电池汽车用铂量预计会下降到0.125g/kW。明天氢能能做到什么水平?

现在一台电堆里面用铂的含量,比传统汽车尾气三元催化剂用的铂的含量,多不了多少。因为一克铂也就三四百块钱,多几克不就多几百块钱吗?没有那么可怕。

在成本降低方面,有其他更大空间的选项。举个例子,空气压缩机,买一个是18万到23万,现在做的前10台,那就控制在3万块钱之内。

铂的成本相对今天几十万元级的总成本,仅占微弱的比例。5年之后,铂成本的降低才会变得重要。“但是真正到了5年的时候,大化所他们掌握的技术,完全可以实现。”

4.关于氢瓶,35兆帕的够用吗?

目前中国氢行业生产的氢瓶多为35兆帕,但丰田等公司已经到了70兆帕,这会否成为障碍?35兆帕氢瓶已经能够符合商业化要求。

这就是为什么我们一开始选择商用车。就像当年锂电池从商用车入手是一样的道理。

现在体积还偏大,另外商用车的行驶路径也比较规律。(35兆帕氢瓶)目前不是问题,技术进步,包括商品化的这些技术,是需要通过商业化来解决的。

中国确实现在还没有做到70兆帕的氢瓶,主要依赖进口。70兆帕的氢瓶还面临标准法规问题。

根据质检总局2017年6月27日发布的一封针对全国人大建议的答复信,目前中国《气瓶安全技术监察规程》,规定气瓶公称工作压力适用范围为0.2兆帕—35兆帕。

我国铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶制造技术相对成熟,全国气瓶标准化技术委员会已经组织制定《车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶》国家标准并形成送审稿。

但国际通用的70兆帕非金属内胆碳纤维全缠绕气瓶制造仍属空白,同时也没有技术机构能够开展70兆帕氢气瓶的氢循环疲劳试验。

5.氢的供应够吗?

中国科学院院士衣宝廉在接受央视采访时称,中国化工产业副产氢再加上可再生能源制氢,就足够中国发展氢燃料电池车所需的氢。我问王朝云,是否验证过衣宝廉院士的判断。

王朝云举了一个例子,“我身边不超过60公里,就有一个氯碱化工厂,一年副产氢超过一万吨……这一万吨的氢气至少可以供我们6000辆以上的商用车,满负荷跑一年。”

他说,“这只是一个例子。我们(从安徽)到上海去的路上也看到了,晚上化工厂院里烧的蓝火,就这么点起来就烧了。”

可再生能源发电,由于不方便上网,各种储能利用方案都有,制氢是合适的吗?用锂电池储能不是更经济?

虽然没有对比过两种方式,但是直觉制氢更经济更有效。一方面,氢是一个高能的储能工具,另一方面,氢瓶只要不泄露,可以永久储存,电池放久了以后它就没电了。而且,用电池还存在废旧电池回收难的问题。

6.氢的运输算不算个难点?

如果存量的制氢产能足够多,而且足够分散,不需要远距离输送氢气,外界对氢运输难的疑问是不是不攻自破了?

王朝云也没有那么乐观,“只能是一步一步。我们先解决有氢的地方,后面还是会涉及(长距离运氢的问题)。但是我想随着时间的推移,那些事也像加油站一样的,是可以解决,而且现在高压储运技术是成熟的。”

7.氢的储存够不够安全吗?

氢的能量密度之高毫无疑问,但能量密度越高,失控后的风险就越大。氢燃料电池如何打消人们的疑虑?

举个例子,A物质B物质,两个必须配合好,才可以发生反应。H2O,两个氢气(原子)加上一个氧气(原子),放在一起才能产生水。如果H很多O很少,那么反应的结果只是有O的部分反应,没有O的那部分它就跑掉了。

但是锂电池包,是匹配好的放在一个筐子里面,所以一穿透就要燃烧爆炸,而氢瓶碰破了以后氢气就跑掉了,因此它是更安全的。”

当然氢气不是谁去搞都是安全的,不能不注意安全。比方说氢气它泄露了以后,在一个密闭空间里面,氧气它也充分,这时候遇到明火它还是会爆炸。

加氢站上面是空的,即便有泄漏,也不要让它形成一个密闭的腔。在国内建设加氢站与居民区有距离要求,但在日本是直接建在居民区的。

8.加氢站能不能建得起?

明天氢能正在六安建设加氢站,其中一个已经动工。王朝云介绍,第一个加氢站,建设加研发、设计、设备的费用,不包括土地费用,总共是920万。“后面我要是再做5个,会控制到600—800万,国家补贴个六七百万的话,这个也不是事。”

王朝云介绍,早期一个加氢站设计加氢能力可满足一百台商用车。

9.氢燃料电池的产业链齐备吗?

氢燃料电池在国内产业化还没有开始,是否形成了完备的产业链?

在明天氢能的官网上,对于该公司的产品生产介绍称,已经建成了(部分在建)燃料电池系统的研发和制造基地,拥有双极板、MEA、电堆、压缩机、氢气循环装置和燃料电池系统集成与控制等全产业链的关键核心技术。

此外,下面这张图表明了该公司的产品线。燃料电池子系统中,明天氢能必须全部自己做,在零部件级别核心的几个也要明天氢能亲力亲为。

中国确实没有形成氢燃料电池产业链,但是自己做有条件。要是换到十年前、二十年前做不了,整个中国的技术就不具备,现在什么做不了?30兆帕、35兆帕、70兆帕的氢瓶中国也能做得了,剩下有什么难度?催化剂,含铂催化剂、非铂催化剂,中国自己也做得了,都做得了。

举个双极板的例子。实验室用的几十台、上百台金属双极板,属于试生产产品,生产不连续、成品率不高、成本很贵。但是从实验室走向工厂,需要工艺开发,需要一群人的能力和技术。

从2002年以后,十四五年时间,国家已经已经布局了很多氢燃料相关企业。对每一个系统而言,产业化的时候都需要再加一把火,水烧到60度、70度就开始烫了,到80度、90度、100度就开始冒泡了。(氢燃料电池)现在没有到冒泡的时候,但是水已经在升温。

10.氢燃料电池车不需要正向开发吗?

此前有媒体称,氢燃料电池已经到了产业导入期。这个判断的根据是什么?

从我们这个小企业的角度,只要做到三五千台,就盈利了。而做三五千台对我来讲,也就是最近几年的事,一年、两年、三年的事。

早晚有一天氢燃料电池汽车要正向开发。

但目前,像现代、大众,把燃料电池做得跟发动机一样大小,放在发动机舱,就没有必要重新设计。只是氢瓶装的位置等,还有所改造。由于能量密度高,燃料电池对整车的设计挑战不大。目前非正向开发的改装,能够满足商业应用的需求。

做技术产业化,不是说领先半步即可。技术不是说一买就能用的,需要消化、吸收再开发。要有一帮人投入进去,流血、流汗、流泪。这是一个再创造的过程,这个过程是买不来的,再多的钱也买不来。

我们现在八字还没一撇,只有一捺,代表着条件还不够充分。我们不具备充分条件,但有必要条件,就是说这条路是一定可以走下去的。

你不走别人会走,今天不走明天会走。中国不走国外会走,日本人走了,德国人也走了,北欧的国家也走了。剩下一个充分条件,就是那一撇在哪呢?一撇就靠我们自己去创造呢。

氢燃料电池深度思考的10个问题

赞(1)

收藏

相关话题
文章来源专栏
+关注

评论(0)

加载更多评论

参与评论

相关文章

分享到

QQ空间 QQ好友 微博
取消