燃料電池產(chǎn)業(yè)化加速 關(guān)鍵技術(shù)有待突破

　　“碳達峰碳中和”正在引發(fā)新一輪的能源革命，一場圍繞著“碳達峰碳中和”的新能源晉級賽正在悄然拉開帷幕。雙碳目標之下，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化正提速發(fā)展。

　　財政部等五部門日前下發(fā)通知，擬將京滬粵冀豫等地納入燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群。同時，上汽等多家車企巨頭紛紛推出氫燃料電池汽車。風口之下，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展？

　　氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化加速

　　燃料電池，是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，技術(shù)門檻最高。近年來，在政策加持下，國內(nèi)氫燃料電池技術(shù)發(fā)展已經(jīng)“超出預(yù)期”，氫燃料電池系統(tǒng)部分零部件如催化劑、膜電極、雙極板、密封材料等，已能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化。

　　“經(jīng)過多年積累,我國氫能已具備基本完整的產(chǎn)業(yè)鏈，基本掌握主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝。地方政府積極出臺相關(guān)規(guī)劃和支持政策，各類資本、各類企業(yè)爭相投資和布局，氫燃料電池技術(shù)在個別地方實現(xiàn)小規(guī)模示范應(yīng)用?！敝袊鴩H經(jīng)濟交流中心信息部副部長、研究員景春梅表示，目前，我國乘用車燃料電池壽命超過5000小時，商用車燃料電池壽命超過1萬小時，基本滿足車輛運行條件；氫燃料電池汽車發(fā)動機功率密度已達到傳統(tǒng)內(nèi)燃機水平；氫燃料電池汽車續(xù)駛里程達到750公里；氫燃料電池低溫啟動溫度達-30℃，車輛整體適用范圍基本達到傳統(tǒng)車水平。

　　國家電投集團氫能首席專家柴茂榮也表示，我國燃料電池技術(shù)取得了巨大突破，“目前，國內(nèi)已有企業(yè)掌握催化劑、質(zhì)子膜、碳紙GDL、膜電極以及電堆組裝的整套生產(chǎn)工藝和量產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量指標基本和日本持平；攻克了鈦雙極板的材料技術(shù)，掌握了加工、沖壓、焊接和表面處理等工藝等。

　　柴茂榮說，隨著氫燃料電池取得突破，應(yīng)用終端開始面向大眾商業(yè)化。在國內(nèi)市場，2015年前，我國燃料電池汽車主要是示范樣車為主，數(shù)量很少；2016年以來，燃料電池汽車快速增長，主要以城市大巴為主；2020年起，由于補貼政策的驅(qū)動，將以商用車、重卡等為主。

　　隨著政策支持和技術(shù)突破，國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化加速。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，我國氫燃料電池汽車累計保有量達7000多輛。

　　諸多發(fā)展瓶頸有待突破

　　雖然燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已邁進一大步，但目前還面臨諸多發(fā)展瓶頸，如核心零部件、基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵設(shè)備等方面仍依賴進口。

　　燃料電池真正的核心是電堆，而電堆的“心臟”是膜電極。據(jù)悉，膜電極是整個燃料電池技術(shù)的決定性要素，既影響壽命，又影響性能，更重要的是其占電堆成本的70％左右。

　　柴茂榮表示，針對不同的用途，對燃料電池的要求是不同的，我國目前只完成了增程式燃料電池電堆及系統(tǒng)的開發(fā)，在固定電源用長壽命堆、直驅(qū)強混交通工具用電堆等電堆開發(fā)方面遠遠落后，亟待攻克80000h以上的超長壽命膜電極材料技術(shù)、兆瓦級電堆及系統(tǒng)的開發(fā)。

　　“此外，當前我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)還在基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵設(shè)備兩方面存在‘卡脖子’技術(shù)。”柴茂榮說，在基礎(chǔ)材料方面，目前大部分催化劑、質(zhì)子膜及碳紙均為進口產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品性能及可靠性方面與國外產(chǎn)品還有較大差距；在關(guān)鍵設(shè)備方面，燃料電池制造裝備中涂布用的涂布頭、自動化生產(chǎn)線用的多軸機器人等關(guān)鍵設(shè)備以進口為主。

　　“國內(nèi)燃料電池在核心技術(shù)、關(guān)鍵材料和裝備制造等方面，與國際領(lǐng)先水平仍存在明顯差距，燃料電池核心技術(shù)和關(guān)鍵材料仍掌握在日本等發(fā)達國家手中?！本按好繁硎荆瑖a(chǎn)膜電極、雙極板、空壓機、循環(huán)泵等產(chǎn)品性能與國外差距較大，產(chǎn)業(yè)技術(shù)標準和檢測認證體系不能滿足市場需要。

　　攻關(guān)核心關(guān)鍵技術(shù)

　　國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)未來該如何發(fā)展？柴茂榮表示：“歸根結(jié)底就是要沉得下心來扎扎實實搞技術(shù)，搞產(chǎn)品開發(fā)。”

　　柴茂榮說，需要在國家層面組織技術(shù)攻關(guān)，突破關(guān)鍵技術(shù)和核心材料，完全實現(xiàn)國產(chǎn)化；對標國際先進的燃料電池技術(shù)，而不是先將國外技術(shù)引進來發(fā)展幾輛增程式大巴車，一哄而上尋求國家補貼；燃料電池的核心是材料技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈長，需要進行戰(zhàn)略規(guī)劃，需要分工協(xié)作。

　　景春梅也認為，政府和企業(yè)的火力點，都應(yīng)該集中在核心關(guān)鍵技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)，而不是急于擴大終端市場?！盀槭谷剂想姵禺a(chǎn)業(yè)化擁有足夠的技術(shù)支撐，迫切需要加強燃料電池的材料新體系及其電化學(xué)機理過程的研究，政府資金應(yīng)在基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)集中發(fā)力，盡快突破核心技術(shù)和關(guān)鍵材料瓶頸”。

　　此外，業(yè)內(nèi)認為，燃料電池和鋰電池并不是完全競爭的態(tài)勢，未來它們之間的集成或者混動會更有前景。柴茂榮表示，真正的燃料電池汽車應(yīng)該是氫電混動，即大功率電堆配合小容量電池，燃料電池作為主動力，鋰電池作為輔助動力和能量回收?！斑@樣既解決續(xù)航焦慮等問題，也解決了鋰電池一味追求高能量密度所帶來的安全性問題，以及鋰資源不足等問題”。（記者 葉偉）

　　轉(zhuǎn)自：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報

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