氫能是一種二次能源,不可以直接獲得,需要通過制備獲得,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)?;茪涑杀炯s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,是未來主要制氫方式。隨著電價(jià)下降和技術(shù)發(fā)展、規(guī)?;?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,折算下來的成本也就相應(yīng)下降。”有專家表示。
從產(chǎn)品來看,氫燃料電池汽車的成本要遠(yuǎn)高于純電動(dòng)汽車。目前國內(nèi)一輛氫燃料客車的價(jià)格在300萬元以上,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,包含有幾萬甚至十幾萬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、德國和日本,最優(yōu)質(zhì)的質(zhì)子交換膜被美國杜邦公司長期壟斷。因此,依靠國產(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建立標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)化的產(chǎn)品體系并利用規(guī)?;a(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)?;陌l(fā)展,大幅下降。據(jù)了解,國內(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)中國工業(yè)報(bào)記者了解,目前我國運(yùn)營的加氫站有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)國家和地區(qū)已經(jīng)約有300座商業(yè)化運(yùn)營的加氫站相差較遠(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:沒有足夠的加氫站,氫燃料汽車的推廣應(yīng)用必然受限;沒有一定數(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。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、全國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)需要國家整體規(guī)劃布局和在政策上的大力支持。
文章來源:中國工業(yè)報(bào)