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燃料電池有哪些優勢?目前遇到了哪些瓶頸?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年12月14日  

從國際上看,燃料電池目前已進入市場導入階段,發動機的功率大幅度提升,用70MPa氫氣瓶可以運行500公里以上。燃料電池的發電原理為電化學,因此效率較高;工作方式為內燃機,燃料儲存在儲罐當中,因此安全性比鋰離子電池高。燃料電池車與電動車和插電式混合動力車相比,更適合于大功率、長距離的運輸,因此在公交車和重載車上的應用有明顯優勢。目前,氫燃料電池在壽命、可靠性、適用性上已經基本達到了車輛使用的要求,國內也已經掌握了氫燃料電池的核心技術。現在,國內加氫站有10臺左右正在運行,明年預計有100臺左右,運行最頻繁的是張家口、云浮和上海,加氫量是最多的。中國已經掌握了燃料電池的核心技術,并經過了大量的示范運行,積累了豐富經驗,具備了進行大規模示范運行的條件。但目前的問題是,燃料電池仍沒有大批量的生產線,成本較高,并且受到加氫站的制約。所以,從電堆、燃料電池的角度,當前的首要任務就是降低鉑用量和催化劑的成本。中國的車用燃料電池要想在國際上具有競爭力,核心問題就是提高電堆工作電流密度和比功率。從國際上來看,燃料電池車已經達到了四缸內燃機的體積水平,本田宣布已經達到了六缸內燃機的水平,功率密度超過每立升3千瓦。我們國內裝車的電堆現在在每立升2.0千瓦左右,所以我們電堆比功率比國外還要低1/3左右。
電堆都是按壓力機方式組裝起來的,主要構成是雙極板和MEA、密封件,因此還要進一步改進電堆的組裝工藝,開發嚴格定位技術。燃料電池的壽命是電堆和系統雙方配合的結果,而不是電堆自己的努力。所以,我們也要加強電堆部分、系統部分關鍵部件的研發。第一,盡快完善燃料電池的產業鏈,建立擴散層碳紙等關鍵材料的生產線。另外,注意力不能只集中在膜電極和雙極板上,還要發展空壓機和氫氣循環泵。第二,要提高電堆的工作電流密度,提高電堆的體積和重量比功率,降低電堆的成本,為開發乘用車奠定基礎。第三,要深入研發電堆的衰減機理,開發抗腐蝕、穩定的新材料,大幅度提高發動機的可靠性和耐久性。可靠性和耐久性由系統和電堆共同決定,電堆進步了,系統就可以簡化,所以電堆和系統要相互配合,通過關鍵材料的進步來簡化電池系統。第四,要開展超低鉑和非鉑電催化劑的理論和應用研究,進一步把電池的鉑用量降低到每千瓦小于0.1克,這是國際上車用燃料電池發動機商業化的基本要求。第五,建立關鍵部件、電堆和電池系統的測試與耐久性快速評價方法,這也是燃料電池標委會正在做的一件事情。所以,我們要盡快建立中立性的檢測機構,對推進我國燃料電池技術的進步,趕上世界水平會有重大作用。希望燃料電池車盡快實現商業化的S型曲線的上升階段,達到一定程度后可以甩開補貼而盈利。有人預計,燃料電池車從關鍵材料來講,只要鉑用量降下來了,成本比鋰電池還要低,但這需要我們技術人員的共同努力。

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