中国储能网讯:5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开, 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。
深圳国氢新能源科技有限公司常务副总经理郭玉平在氢能与燃料电池专场,以"氢燃料电池技术发展及应用"为题,发表了精彩演讲。
演讲内容如下:
郭玉平:各位嘉宾、各位同仁,大家下午好!
首先看看燃料电池产业发展现状,我这里也做了一点总结,前面也听了很多嘉宾提到这一块的内容,我说一下关键的点,燃料电池氢能产业从2014年到2016年,我们看到的信息主要是提到以下几个点(见PPT),从燃料电池类型来看,PEMFC增长最快;从燃料电池应用来看,运输型应用增长最快,前几个专家也有提到。应用方面的增长在亚洲发展非常快,因为亚洲,日本、韩国在氢能、燃料电池的应用发展方面走在前列。整个全球2016年燃料电池的出货量,亚洲占一半。
产业政策前面嘉宾讲得比较多,整体政策,美国、英国、欧盟、日本,氢燃料电池以及氢能的建设使用方面都是有非常好的政策在推进。这是在应用领域,应用领域分为三个领域:便携式、定制型和运输型,便携式实际上发展的比较慢一点,主要是在无人机这块。深圳本土的一家无人机公司也发布了氢燃料电池的无人机,但是总体来讲,便携式的燃料电池应用方面相对还是比较缓慢的,发展快的是运输型和定制型应用。
加氢站是氢燃料这个发展产业生态里面非常重要的环节,像我们发展纯电动汽车一样,充电桩的发展非常重要,加氢站的发展情况,高度影响着很多氢燃料电池应用的发展,所以加氢站建设非常关键,在产业链条上。加氢站方面,美国和日本发展都不错,日本计划在2020前建设160座加氢站。
国内的政策,前面的嘉宾讲了很多次了,这里不讲了,总的来说,目前处在一个不错的发展时期。大家可以看一下这个图,氢燃料电池产业链条非常长,从制氢、储氢、运氢到氢燃料电池系统到行业应用,今天我们是储能大会,许多能源行业的朋友们,前面嘉宾们很多提到制氢,储氢等技术,这是非常大的产业,有很多的方面需要去共同努力,我今天听完后也收获很多。我的胶片主要是围绕产业链条后面的部分来讲,氢燃料电池系统技术以及氢燃料电池系统的应用,而且应用也基本上更多讲到运输型方面的应用。
氢燃料电池的技术和应用已发展了很多年,现在来看已经有了很大的进步,基本具备了产业化的条件,可以说处于规模产业化的前夜。主要有三个方面还需大家共同努力,推动这个朝阳的产业向前发展,第一,在我们看来,氢燃料产业链条比较长,需要有国家政策的支持还需要很多行业同仁一起努力,这个链条非常长,任何一个环节少了,对于整个行业的发展都有制约的作用。第二个主要原因是氢燃料电池的寿命和稳定性,也是大家关注的方面,刚才有嘉宾讲到了,氢燃料电池目前有5000小时、8000小时就很不错了,毕竟和燃油车的寿命不好比。但毕竟它是朝阳的行业,目前这个技术正在加速发展。三是氢燃料电池的成本。这三个原因影响氢燃料电池的快速发展。今天我会分享到后面两个方面,氢燃料电池技术上有哪些发展可以降低成本、延长寿命。
我们看看氢燃料电池系统里面的电堆部分的成本的构成,如果从一年生产一千个系统到一年生产五十万个系统,大家看到这个成本的变化。交换膜、催化剂、气体扩散层、密封层,双极板,绿色的是催化剂的,就是贵金属的催化剂,最重要的是双极板,可以看到双极板的成本比重是提升的,这个图想让大家知道,燃料电池想要降低成本需要从哪方面重点关注。贵金属占燃料电池的比重很低,这个成本的比重很低。双极板在燃料电池的成本比重,尤其是产量增加的时候,成本的比重在上升,这说明降低双极板的成本非常关键,前面有一位专家提到,双极板的工艺,目前在燃料电池里面,比如做得比较早的公司用的石墨双极板。目前日本丰田已经采用金属板的工艺。国氢公司也在发展双极板金属板的工艺,金属板的成本会大大下降,强度和导电性能也会大大上升。这个工艺,大家可以看到,每千瓦的成本基本上是可以降低一半,这个技术在接下来的电池里面会大量采用。
还有更好的膜技术,就是低加湿和免加湿的膜技术,大家知道现在整个燃料电池系统里面有增湿器,氢气、氧气发生电化学反应要加湿,加湿的工艺也会对整个电池系统带来稳定性和成本方面的影响。现在的技术在向少加湿和免加湿发展。免加湿以后,BOP里面的增湿器可以减去,系统的成本会下降。
电堆,大家知道有风冷和水冷的方式,一般定制型和运输型采用水冷的方式,水冷的效率高一点。功率大的电堆一般采用水冷。对于便携,无人机的应用采用风冷的方式,功率会小一点,成本会更低一点,体积重量也会更小一点。这是电堆制冷技术的发展。
这是质子交换膜燃料电池系统的结构,很多专家提到了,不细讲了。这个系统主要是给大家展示燃料电池系统的构成,前面是重组器部分,如果用纯度高的氢气就不需要这个重组器。燃料系统里面主要是电堆和BOP部分,电堆我们刚才讲到了。BOP部分主要是空压机和氢气回流泵和增湿器等部件。一辆氢燃料电池车,看看平均成本的分布,一辆车可能燃料电池动力系统能占到将近一半的成本,燃料电池系统里面电堆的成本又有40%左右,其他的BOP部分可能占到50%-60%的水平。电堆的成本刚才讲过了,现在看看Bop部分的成本情况。实际上,大家可以看到,氢燃料电池技术的发展也是沿着这样的分析趋势和思路在降低成本,提升可靠度。空压机和氢气回流泵是主要的成本,同时也影响着整个系统的寿命。对于燃料电池动力系统来讲,BOP部分一样非常重要,我们国内一些同行,包括我们做空压的厂家非常多,但是现在还没有很关注到燃料电池系统用的空压机,氢气回流泵也一样,现在有人已在研究它能不能省掉或者以更简易的方式做,我们国氢也在BOP成本下降和稳定性方面开展了大量的工作。这也是制约着氢燃料电池系统大规模发展的原因之一。今天利用这个机会和大家简单交流分享一下。
国氢公司在氢燃料系统方面的进展,主要的工作是国氢公司已经完成了30KW燃料电池系统的低温冷启动和IP67的防护的实现,强制检验已经做完,并获得多个整车厂商的用户报告,后续我们会推出45KW的系统,我们我们在其他方面也有些专利的布局,我们希望研发出符合中国市场场景的有成本竞争力的燃料电池动力系统。
这个氢燃料电池相对于传统燃油系统和锂电动力系统的一些比较数据,前面的嘉宾以多次讲到,我这里就不在啰嗦了,下面我们看看燃料电池的应用方面。燃料电池的种类也有一个表,我看很多嘉宾讲过了,今天我们重点关注的两个技术是SOFC和PEMFC,是目前燃料电池应用比较有前途,大家关注好的几个技术。大家可以看到,这两个技术各有优劣势,很多嘉宾都提到了,他们的应用领域也有区别。目前总的趋势,在运输型和便携式应用方面还是以PEM的形式多一点。定制型如热电联供,发电,还有备用电源方面用SOFC多一点。
刚才是从类型方面看的,从燃料电池的应用方面看,有三个方面,大家可以看到,定置型应用如CHP,发电系统、备用电源等目前主要采用SOFC技术,运输领域和便携式主要用PEM技术,比如大巴车、物流车、无人机等,实际上我觉得国内应用比较容易实施的,在运输领域应该从物流车开始,为什么这么讲?刚才大家个别分析到一些信息,因为物流车路线是固定的,包括公交大巴也一样。路线固定,加氢站的数量多少对它的制约因素就会降低,像我们的家庭轿车没有固定路线,因为开出去没有加氢站怎么办,这是很现实的问题,加氢站的建设是个逐步的过程,需要时间,加氢站建设成本很高,国家的补贴政策要实施到位,还要企业参与进来,我想这是相对较长的过程。氢燃料电池车可能最开始比较多看到的地方应该是物流车,接下来是在商用大巴、公交大巴,最后才到家庭乘用车。应该是这么一个路线在走。便携式的,应该少量在做,这个市场应该都不是非常强大,刚刚启动。
定置型SOFC技术的应用,前面的嘉宾讲得很好,我不再罗嗦。
燃料电池的市场规模,我不知道这个数据和别人的有没有区别,2015年到2020年燃料电池在运输应用方面有55%的增长,定制型应用方面有29%的增长。
这是国氢公司在氢燃料系统里面做的样车,最右边的是公交大巴,我们也做过农机,也做过物流车,卡车,这都是装车的现场,这是我们做的一些实际工作。无人机领域,刚才跟大家讲过了,无人机领域目前固定翼是以燃油长途为主,对新能源来说没有优势,新能源主要是旋翼应用,能旋停。燃料电池和锂电相比,大家都知道,燃料电池的能量密度高一点,重量较轻,飞行的时间能够长一点,对于长滞空的需求来说,氢燃料电池有很好的优势。这是无人机的领域的一些图片。
我的演讲就到这里,不知道有没有给大家带来一些新的信息。谢谢大家!谢谢大家耐心聆听!