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氢燃料电池发展渐成熟,何时步入市场?

2022-11-26 15:40:54 24899

氢能应用领域主要包括交通运输领域、分布式发电领域、氢储能领域等,燃料电池技术不断取得突破,交通运输是目前关注度最高的应用领域,成为氢能下游应用市场发展的突破口。随着“可再生能源发电+水电解制氢技术”的不断发展,氢储能领域将成为重要应用方向,未来市场空间巨大。在碳中和政策驱动下,全球主要发达国家/地区均在近年发布了氢能产业发展规划,不断加大对氢能及燃料电池的研发和产业化扶持力度。


.一、燃料电池汽车发展渐成熟



燃料电池在交通领域的应用,目前主要是用于燃料电池汽车,近几年发展迅速:2014-2021 年期间,全球主要国家燃料电池汽车累计销量复合增长率约120.59%,至 2021 年底累计销量约 49,562 辆。



我国以燃料电池汽车为切入点发展氢能。1996 年,在“九五”国家科技攻关计划中,“燃料电池技术”与“电动汽车重大科技产业工程”并列于能源、交通领域项目表,重要性进一步提升。2001 年,燃料电池研究得到国家科技部重大专项支持。在 2008 年北京奥运会及 2010 年上海世博会期间,燃料电池汽车正式开始进入系统性示范运营阶段。在 2022 年初北京冬奥会,运行了超过1000 辆氢能源汽车,配备 30 多个加氢站,在零下 20 摄氏度的情况下氢燃料汽车运行良好,是全球最大的一次燃料电池汽车示范。



截至 2021 年底,我国燃料电池汽车累计销量约 8,938 辆,同比增长21.57%;2021 年底,我国已建成加氢站 218 座16,同比增长 75.81%。



根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,我国对氢能的战略定位为:氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。



二、政策利好,产业发展提速



公开资料显示,2001年,国家“863”计划电动汽车重大科技专项明确了“三纵三横”的研发布局。其中,“三纵”即混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车,“三横”为电池、电机、电控。



今年3月,国家发改委与国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》明确提出,到2025年,基本掌握核心技术和制造工艺,燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站,可再生能源制氢量达到10~20万吨/年。近日,国家能源局印发的《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》提出,进一步推动氢能产业发展标准化管理,加快完善氢能标准顶层设计和标准体系;重点围绕可再生能源制氢、电氢耦合、燃料电池及系统等领域,增加标准有效供给。



政策利好之下,氢燃料电池产业发展提速。中国汽车工业协会发布的数据显示,1至8月,我国燃料电池汽车产销均完成2000辆,同比分别增长2倍和1.6倍。



对此,未势能源专家分析认为,1至8月市场销量较2021年增幅明显主要受两方面因素影响,一是2021年1至8月销量偏低,二是示范政府发布拉动市场呈现高速增长状态。


未势能源总裁陈雪松日前在接受央视采访时表示,近年来,随着技术迭代、材料突破和规模效益的显现,需求增长加速车辆交付,氢燃料电池的成本正在持续下降,且下降速度比较快,每年成本以20%的速度下降。



业内人士表示,关键零部件国产化和成本下降为氢燃料电池产业发展提速提供了重要支撑。早些年,氢燃料电池汽车的关键部件、关键材料几乎都是从国外进口,如今,氢燃料电池发动机系统上80%多甚至100%的零部件可以自产。



业内人士指出,整个行业的产品与技术竞争力均已实现“质”的提升与“量”的增长,这更加坚定了自主品牌向上发展的目标与信心,同时行业也被赋予了高质量稳健发展内涵。



一些专家也指出,制约氢燃料电池汽车发展的成本、基础设施、氢的制储运加等痛点依然存在,真正的突破预计在2025年以后。



三、企业加快布局,新品频出



政策引导和技术创新双轮驱动下,企业加快抢滩布局燃料电池汽车产业新赛道。



1、 天能氢能135KW燃料电池发动机通过国家强检



近日,天能氢能源自主研发的天机-135氢燃料电池发动机顺利通过国家机动车产品质量检验检测中心强检。天机-135氢燃料电池发动机额定功率可达135KW,该款发动机可广泛应用于重卡、通勤车、市政环卫车、工程车等商用车型。



2. 大众正在合作开发一种新型氢燃料电池



近日,一项德国专利申请显示,大众正在合作开发一种新型氢燃料电池,该专利申请由大众汽车集团和德国Kraftwerk集团于2021年7月联合提交,涵盖了氢燃料电池堆和氢燃料电池汽车的开发,相关专家认为这些电池的续航里程可达2000公里。据相关渠道透露,大众和Kraftwerk开发的新型氢燃料电池的关键技术是陶瓷膜。



赵成旺说,氢燃料电池技术能源转换效率高达60%,是内燃机的2到3倍,更适宜长距离、重载和商用场景的应用,氢燃料电池技术未来将与锂电、混动等技术形成不同应用场景的互补,市场潜力巨大。



四、普及难点亟待攻克



氢能源汽车的普及需要攻克的普及最主要难点的就是三个:加氢站的建立、氢气罐的安全性、燃料电池的成本。在这三点中,最突出的问题就是燃料电池的成本问题,成本端也是未来市场炒作的方向。



氢能源车相比传统燃油车多了燃料电池系统、车载系统两部分。目前,燃料电池系统各类零部件均有国内企业布局。



从技术层面看,我国在燃料电池系统集成、电堆系统集成、DC/DC转换器等领域已经较为成熟,但膜电极组、双极板、空气压缩机、氢气循环泵、管路、减压器等关键零部件仍然依赖进口。目前布局的企业主要有上汽集团、长城汽车、潍柴集团、北方稀土、贵研铂业、亿华通等。



氢燃料电池目前“卡脖子”的关键技术就是氢能的催化剂。催化剂核心材料长期依赖进口,导致其占据很大一部分成本,制约了我国氢能产业的自主发展。我国需要自主研发氢的燃料电池相关的催化剂专利,才能从源头上解决氢能源的第一道关。



目前氢燃料电池的催化剂主要分为三个大类:铂(Pt)催化剂,低铂催化剂和非铂催化剂。



虽然国内目前以进口国外催化剂为主,但也有很多国内企业在迅速发展,如中自催化、贵研铂业、济平新能源、擎动科技、中科科创、武汉喜玛拉雅光电、南京东焱氢能源、西安凯立新材料等等,去年6月华昌化工也宣布进入催化剂领域,已初步形成打破国外垄断之势。



总结



总体来看,氢燃料电池汽车行业充满了不少机会。目前这个行业还处于起步阶段,技术还不成熟,未来随着氢能产业规划的落地、燃料电池技术的不断迭代、核心材料的国产化,燃料电池成本有望快速下降,逐步进入市场化进程。


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