2022年,我国氢气产能约4882万吨,同比增长1.2%;产量约3533万吨/年,同比增长约1.9%。可再生能源制氢项目加速推进,西北、华北地区引领大型可再生氢基地示范工程规划建设。目前,我国已规划超过300个可再生能源制氢项目,其中建成运营项目达到36个,合计可再生氢产能约5.6万吨/年。以规模化工业应用推动供应链建设,将成为我国氢能产业发展的重要抓手。2022年,氢燃料电池汽车加速推广,依托“燃料电池汽车示范城市群”等重大示范项目,我国氢燃料电池汽车销售量新增3367辆,保有量达到12682辆,同比增长约36%;建成加氢站358座,同比增长超
过40%。
我国氢气来源广泛,工业副产氢、可再生能源制氢和化石燃料制氢具有得天独厚的优势。得益于氯碱、焦化等行业的成熟发展,我国可实现大规模、高纯度、低成本的工业副产氢气制取。同时,我国光伏发电、风力发电装机规模均居全球第一,核电等新能源发电的装机规模也位居前列,可以为氢气制取提供充足的清洁电力保障。下一步,我们要推进燃料电池关键材料及部件国产化,提高电堆的比功率和电流密度,大幅降低燃料电池汽车的成本。
我国的燃料电池汽车行业目前正处于初级阶段,规模相对较小。由于燃料电池系统价格昂贵,因此燃料电池车的售价比燃油车高出2—3倍,比锂离子电池车高出1.5—2倍。此外,加氢站的加氢费用每公斤高达60—70元,需要将其降至30元以下才能与燃油竞争。因此,必须大幅降低燃料电池系统和氢气成本,才能实现燃料电池汽车不依赖补贴的规模化、商业化推广。
在降低燃料电池电堆成本方面,一是提高电堆比功率;二是实现关键材料、电催化剂、质子交换膜、双极板、膜电极三合一和电堆批量生产;三是依据工况和电堆适宜的运行条件制定控制策略,确保电池系统的可靠性与耐久性;四是燃料电池的PEMFC典型极化曲线,它由欧姆极化、扩散极化、化学极化三部分反映出来,降低这三个极化,才能够大幅度提高燃料电池堆比功率。
针对长距离输氢问题,建议利用三北地区丰富的水电、风电、太阳能发电,大力发展质子交换膜电解水制氢,送入天然气管网,在需要氢气的地方,当氢浓度大于5%时,可采用膜分离从天然气氢混合物中提取纯氢;当氢浓度低时,可抽取等热值天然气进行重整制氢。在近海地区发展海上风电电解水制氢,利用氢气管道,输送海港,将氢液化作为商品,也可用列管车送至附近的加氢站。此外,加氢站也可以建立电解水制氢装置和天然气重整制氢装置。实现燃料电池关键材料和部件的产业化并批量生产,同时提高电堆比功率,就可以大幅度降低燃料电池发动机的成本,进而降低燃料电池车的
成本。
尽管国内已经有企业能够供应质子交换膜、催化剂和碳纸等三种核心材料,但这些企业能否实现商业化应用的实际技术水平尚未确定。衡量其实际能力的标准应该包含实验室寿命测试,并且通过实际装车运行来验证。如果没有经过这样的测试验证,企业就不能提供配套零部件,也就很难建立自主供应链。因此,必须加强燃料电池核心材料和关键零部件的研发以及测试验证应用。只有不断取得技术进步并提高技术水平,燃料电池汽车才能够与纯电动汽车展开竞争。
为了提高燃料电池汽车的经济性,需要降低供氢成本,因此需要大力发展可再生能源,尤其是要降低电解水制氢成本。要采用天然气或纯氢管道输送氢气,实现加氢站设备的国产化和批量生产。建设油、氢、电等综合能源服务站可以大幅降低加氢站的建设和运营成本,使加氢站的氢气的价格降至每公斤30元以下,燃料电池汽车将具有竞争优势。要实现我国百万辆级规模化应用的氢燃料电池汽车,仍需要克服许多共性难题,这是一个漫长的过程。需要业内相关人士齐心协力,共同解决制约产业发展的问题,持续推进技术创新,不断推动产业发展。

500
点击量
4
下载量

刊出日期:每月上旬
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:中国石油企业协会,中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
国内统一刊号:CN11-5023/F
国外发行代号:M1803
国内邮政编码:100724
广告经营许可证号:京西工商广字第0433号(1-1)