雄韬氢雄熊云：燃料电池汽车产业发展三大要素分析
时间:2018-07-25 09:19来源:电动汽车资源网 作者:丘山
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近日，2018第二届中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛在深圳举办，武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司CEO熊云出席此次会议，并在“动力电池测试评价及技术探讨”分论坛上分析了燃料电池汽车产业发展三大要素。
燃料电池汽车产业发展三要素
自2015年以后，丰田Mirai与本田Clarity的上市掀开了FCV商业化推广的序幕，全球对燃料电池汽车产业的关注达到了一个新的高度。中国也已将燃料电池汽车产业发展提上国家日程，广东、上海、武汉、大同等地纷纷出台相关政策，加速产业发展。中国燃料电池汽车产业路线图发布，提出从氢燃料电池汽车、关键零部件技术、基础设施三大方向共同推进产业发展。
电堆、氢气供应、辅助系统是燃料电池汽车产业发展的三大关键要素，只有三者并行发展，才能保证燃料电池汽车产业健康快速发展。
燃料电池电堆
从目前国内外典型电堆企业技术指标来看，日本丰田的技术处于较为先进的水平，但在某些技术指标上，本田比丰田更为突出，如催化剂含量是丰田的60%，整车技术水平也比丰田更进一步。
燃料电池单电池由膜电极、双极板、密封件构成。根据DOE研究数据，以2016年年产50万燃料电池电堆规模计算，催化剂、双极板、质子交换膜分别占电堆成本的43%、30%、8%，构成了成本的主要部分。
催化剂方面，目前采用的催化剂为贵金属铂。随着技术发展，十年前催化剂Pt用量在0.8—1g/kW左右，2016年已经降到了0.2g/kW，最终目标是达到内燃机尾气净化器用量水平，即0.05g/kW以下。
质子交换膜方面，目前电子科技大学、上海交通大学与东岳集团均有所突破。
催化剂、质子交换膜、气体扩散层构成了燃料电池的核心——膜电极，目前雄韬氢雄控股子公司——武汉理工氢电已建成国内首条膜电极自动化生产线，产品大多出口国外，是Plug Power的重要供应商。未来雄韬氢雄将扩大生产规模，2020年前膜电极年产能达到10万㎡以上，实现膜电极国产化。
熊云表示，催化剂的技术水平发展很快、质子交换膜的价格也在下降，目前燃料电池电堆主要的技术难点是双极板。目前三种主要双极板类型：石墨双极板、金属双极板、复合材料双极板各有优势。总体来说，石墨双极板应用比较成熟，而金属双极板是未来的主要应用趋势。
氢气的制取、储运与加注方案
熊云认为目前就燃料电池汽车的推广应用而言，燃料电池系统本身特别是燃料电池电堆没有不可逾越的障碍，但是氢的基础设施，包括氢气的制取、储运、加注是目前燃料电池汽车产业推广应用的一块短板。
制氢方面，目前主要采用的制氢方案包括水电解制氢、工业副产氢提纯、甲烷重整制氢以及煤制氢。另外，据不完全统计，截止2023年，全国丙烷脱氢（PDH）项目将副产氢气37.06万吨/年，按照每辆燃料电池汽车每天加注5公斤氢气、行驶里程200公里计算，这些副产氢气每年可供20万辆氢燃料电池汽车行驶。
氢气运输主要是气态和液态两种，国内以气态为主，加氢站60%成本都是用于运输，这也是制约燃料电池企业产业发展的最大因素。在国外，特别是在日本，日本的液态加氢站占了50%左右，运输成本是气态运输成本的五分之一。
加氢站主要分为固定式加氢站、集装箱式加氢站、临时加氢装置三种。截至2017年7月，中国共有12座加氢站在运营，19座加氢站在建。其中，由雄韬氢雄投资的湖北省首座固定式加氢站已于2018年6月在武汉汉南区正式奠基，预计9月底正式投入运营，加氢站设计日供氢能力1000kg，储备容量1000kg；采用35MPa的加注压力，同时预留了加注70MPa压力和日加注能力700kg氢气的扩展空间，建成后有望成为全国储量及日加氢量最大的加氢站。
辅助系统
除了燃料电池电堆与氢气供应之外，燃料电池汽车的成本还有很大一部分来自于燃料电池车载系统的成本。典型的燃料电池空气供应系统由空气过滤器、空压机、电机、中冷器、增湿器和膨胀机等组成。其中，空压机约占燃料电池辅助功耗的80%，其性能直接影响燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性。
回氢泵又称氢气循环泵，作为燃料电池供氢系统的关键零部件，其主要作用是提升系统的氢气利用率。
氢瓶方面，以丰田Mirai高压储氢罐为例，采用三层结构，内层是密封氢气的树脂衬里，中层是确保耐压强度的碳纤维强化树脂(CFRP)层，表层是保护表面的玻璃纤维强化树脂层。静止时被80km/h的时速从后追尾可保持完好无损。
(责任编辑：王杰)
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