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氢燃料电池的困顿与曙光

日期:2018-12-18    来源:中国石油石化杂志

国际充换电网

2018
12/18
15:48
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关键词: 氢燃料电池 氢燃料电池车 新能源车

  2018年,是燃油车最忧伤的一年。
 
  为了实现建设国际旅游岛的目标,海南省宣布将在2030年禁止销售和使用燃油车。紧接着,广东省广州市、深圳市等全国各大城市相继出台针对燃油车的限制措施。
 
  随后,长安、北汽、一汽等国内车企也主动提出将在2025年停售燃油汽车。甚至连京东、中国邮政等企业也开始放弃燃油物流车辆,转投新能源汽车阵营。
 
  同时,不少石油公司也在紧跟形势。日前,壳牌石油公司和氢能技术与能源公司HTEC在加拿大温哥华推出了首个氢燃料电池汽车零售加氢站。而此前,包括英国、美国加州地区及德国等地均已推出类似站点。
 
  国内的加氢站建设情况如何?国内石油企业又将如何面对这一发展趋势?
 
  初窥门径
 
  “截至2018年2月,国内已建成并正在运营的加氢站仅有12座,分别位于北京、上海、江苏、大连、安徽、河南、广东、成都等地,另有在建的加氢站19座。”上海氢能利用工程技术研究中心副主任吴浩洪告诉本刊记者。
 
  由此可见,我国的加氢站建设刚刚起步。那么,在国外试点成功的案例能否在国内推广?氢能源到底有多大的应用前景呢?这些问题让广东中油燃气有限公司的总经理齐勇很困惑。
 
  他告诉本刊记者,他的公司想为当地的氢能源发展做点贡献??墒亲魑患颐裼笠刀裕捌诰薮蟮耐度牒湍岩栽ぜ频氖找?,令他望而却步。
 
  类似的企业在广东和全国还有很多。他们共同的愿望是,可以从政府层面对氢能源发展给予更多的支持,同时从行业角度来讲希望相关标准可以更加完善,让他们心里有底。
 
  与此同时,目前加氢站建设确实存在投入高、收益慢和技术瓶颈的问题。这些都成为企业不敢投资的一个主要原因。
 
  而且对于加氢站的行业归类问题,国家和地方目前没有明确。“这与建设报批加油或者加气站完全不同,让企业感觉难办。”现下国内的加氢站数量较少,在一定程度上成为氢燃料电池汽车发展的最大障碍。
 
  有鸡还是先有蛋?
 
  究竟应该是氢燃料电池汽车发展在前,还是加氢站建设在先呢?清华大学汽车研究所所长陈全世给出的答案是:“没有大量的氢燃料电池汽车上路行驶的话,加氢站的建设完全没有意义。”
 
  中国可再生能源学会氢能专委会秘书长王富茂也谈到了氢燃料电池汽车的发展问题。他表示,氢燃料电池汽车在发展过程中,除了要面临加氢站发展滞后及部分材料成本较高的因素外,在氢能的利用上仍有很多问题待解。
 
  他解释说,从源头上来讲目前仍然存在“谈氢色变”的现象。
 
  氢是易燃易爆品,有一定的可燃范围和爆炸范围,无色无味,凭感官无法发觉其泄漏。这成为人们对其心生恐惧的主要原因。
 
  然而,氢虽然具有易燃易爆的属性,其逃逸性也比较好,很容易扩散开。如果在相对开放的区域建站的话,一般来说问题不大。“其安全性在广阔的范围内是有保障的。”他解释说。
 
  制约氢能发展的另一个因素是,相关产业链发展尚不健全。从制氢角度来讲,目前国内氢气供应主要是化工等其他工业回收用气,来源较充足。目前的制氢技术在不断进步,如果说可以利用可再生能源,诸如风电制氢、光伏制氢的话,那么就是纯粹的绿色无污染、零排放了。
 
  此外,燃料电池技术的瓶颈也在制约着相关产业的发展。“现在,国内燃料电池内所使用的膜仍然是美国的光膜?;褂幸恍┕丶牧希热绱呋恋群诵募际跞匀徽莆赵诠馄笠凳种?。”
 
  广东鸿基创能科技公司的常务副总冯毅对氢能也十分关注。他介绍说,氢的利用形式应该是多种多样的。
 
  比如,在日本,氢能不仅用到汽车上,还包括家用热电联产,即供热水和供电。“在这方面,日本的东芝公司已经卖出几十万套设备。我想谈合作,但是对方不向中国销售。如果可以达成合作的话,完全可以解决北方一些地区的供暖问题。目前,在日本这项技术已经应用得非常广泛了。”冯毅谈到。
 
  另外,关于氢的储能问题。目前,几大电力集团都在关注氢能。其实,氢是一个很好的储能体系,因为安全性较好。
 
  冯毅介绍说:“其实,氢燃料汽车就是将之前电动车的动力电池改成了氢反应堆。而氢反应堆就相当于一个发动机。在汽缸内,氢和氧结合后产生水和电,向外持续供应动力。氢燃料与动力电池一样没有声音,使用时很安静。”
 
  事实上,氢燃料电池最核心的部分是双极板和膜电极。冯毅目前在做的就是膜电极研究,相当于氢燃料电池的CPU。
 
  目前,膜电极在国内尚未达到量产,技术仍掌握在外国人手中。“我认为,现在最关键的是氢燃料电池的研究。毕竟其他部件国内已经做得很好了,现在最关键的问题就是攻破电堆。”冯毅分析道。
 
  “未来,加氢站建造所需的整套基础设施一定要跟上。因为当氢动力汽车大量上路行驶的时候,加氢站建设的步伐如果不加快的话,是很难跟上车企发展速度的。”王富茂表示。
 
  释放积极信号?
 
  氢能源的发展问题,得到了国家领导人的关注。今年5月,国务院总理李克强在日本考察时,专程前往位于北海道的丰田汽车公司零部件工厂,询问了燃料电池车MIRAI和e-Palette概念车续航里程等方面的问题。
 
  业内认为,这是国家最高级别领导人首次在公开场合对燃料电池车辆进行考察,释放出一些积极信号。
 
  石油公司方面在新能源领域也有一些动作。7月18日,中国石化集团资本有限公司在雄安新区揭牌。该公司主要投资新能源、新材料、节能环保及智能制造等战略性新兴产业。业界评价,这无疑给本已如火如荼的新能源领域又加了一把柴。
 
  技术的不断进步,正成为氢燃料汽车发展的助力。7月19日,日本丰田汽车研发中心有限公司北京分公司总经理汤田修事宣布,丰田公司将发起迈向氢能社会的2050环保挑战。
 
  丰田公司希望到2020年东京奥运会时,包括FC电堆、FC电池、氢气瓶燃料在内的丰田燃料电池体系可以应用到商用车上,并为2022年北京冬奥会做准备。
 
  国际上的加氢站
 
  目前,世界上包括美国加州地区、日本、韩国、德国等国家和地区在内,加氢站的建设可谓蓄势待发。数据显示,截至2018年2月,美国共有39座加氢站处于运营中。这39座加氢站中,有31座属于零售站。
 
  据外媒报道,丰田将与壳牌合作在美国加州建造7座加氢站。两家公司将共同出资1140万美元,而加州能源委员会将出资1640万美元,旨在实现2024年前拥有100座加氢站的目标。
 
  同为北美洲国家的加拿大,如前文所述,亦由壳牌和氢能技术能源公司HTEC合作,推出了首个向公众开放的氢燃料电池电动汽车零售氢燃料补给站。该站位于格兰维尔街8686号,是壳牌和HTEC计划在温哥华开设的三座补给站之一。
 
  作为与中国的近邻,亚洲经济强国日本在加氢站建设方面一直处于领先地位。今年2月,日本经济产业省发布了《氢能基本战略》,明确设定了中长期氢能发展目标。同时,在加氢站部署规模方面,将在2020年达到160座,2025年达到320座,2030年增加到900座,2050年逐步替代加油站。
 
  同处亚洲的韩国也十分关注加氢站建设。在今年2月7日—11日召开的平昌论坛上,韩国H2KOREA组织发表了关于韩国建立氢能经济社会的方案。预计到2020年加氢站数量达到80座,2025年达到210座,2030年达到520座。
 
  欧洲方面,据外媒报道,保加利亚交通、信息技术和通信部副部长Anguel Popov在国家文化宫展示了氢燃料电池汽车技术,并宣布到2025年在国内建立10座加氢站。
 
  法国政府也公布了《法国氢能计划》。《计划》指出,2019年起,法国环境和能源署将出资1亿欧元用于工业、交通及能源领域部署氢气,以便进一步发展氢动力车辆以及加速加氢站建设。到2028年,加氢站建设规模将增至400~1000座。
 
  德国截至2017年底共有加氢站56座,其中45座是公共加氢站。到2019年,德国加氢站数量预计增加到100座,其中已详细规划好31座加氢站的地理位置。有三个州被选择建设新的加氢站,包括石勒苏益格—荷尔斯泰因州、下萨克森州和北莱茵—威斯特伐利亚州。
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