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    前有燃料發動機,后有純電動 氫燃料電池核心技術如何突破?
    2018
    11/01
    李茹蓓
      近幾年新能源汽車成為汽車行業的大熱門,各大汽車廠家都在研發新能源汽車;雖說現在新能源汽車在市場的保有量并不算很大,不過隨著新能源汽車得到政策的青睞,新能源電池產業也受到重點關注。例如,鋰電池深受行業關注,固態電池和燃料電池也以更加優異的性能被寄予厚望,在動力電池領域,可謂路線多元,同步推進。那么,未來是鋰電池、固態電池、燃料電池齊頭并進,還是氫燃料電池等引領潮流呢?

    近幾年新能源汽車成為汽車行業的大熱門,各大汽車廠家都在研發新能源汽車;雖說現在新能源汽車在市場的保有量并不算很大,不過隨著新能源汽車得到政策的青睞,新能源電池產業也受到重點關注。例如,鋰電池深受行業關注,固態電池和燃料電池也以更加優異的性能被寄予厚望,在動力電池領域,可謂路線多元,同步推進。那么,未來是鋰電池、固態電池、燃料電池齊頭并進,還是氫燃料電池等引領潮流呢?

    氫燃料電池技術是鋰電池技術的替代者

    以如今的加油站營運為例,燃料電池充能的背后,需要一整套能源生產和運輸網絡作為支撐。例如,加氫的背后氫氣本身的安全問題、加注氫燃料時的安全及操作過程中的安全問題都不是一朝一夕可以解決的事情;通俗的說,加氫站儲氫裝置應該滿足能承受高壓、具備在線監測功能、發生危險自動報警、良好的經濟性要求。

    早在90年代,還沒鋰電池的時候,氫燃料電池車就以一種潛力巨大的新能源車的身份進入公眾視野;在那段時間里,氫燃料電池車的前途是一片光明,而后的一段時間,氫燃料電池遠遠沒有得到理想的發展。其實沒人質疑氫燃料電池乘用車的市場前景。與其他能源相比,氫能具有顯著的提取與應用優勢,它不僅可以通過傳統化石能源提取,還可以通過可再生能源制備,并具有燃熱值高、清潔無污染、儲運方便等優點。

    氫燃料電池為何一直得不到發展?

    燃料電池和我們常規概念里的電池又不一樣,因為它不是儲能設備,而是發電設備。專業的角度來講,燃料電池是將燃料所具有的化學能直接轉化成電能;例如,氫燃料電池核心是質子交換膜(只能讓質子通過),這種膜將氫氣分離成質子和電子(兩個質子H+和兩個電子e-),并讓它們走兩條路,質子通過質子交換膜與氧氣氧化反應成水,流動的電子通過電路形成了電流,可以驅動及電動機或進入電池存儲起來;通俗的說,燃料電池發電的最終產物就只有電和水。

    既然燃料電池這么“環保”,是什么限制了其發展呢?燃料電池的核心技術在于——“質子交換膜”;而目前全球能夠商業化供應氫燃料電池質子交換膜材料的公司除了美國杜邦之外,就只剩下日本境內的一家公司,但這家公司拒絕對任何國家銷售該產品,這就為燃料電池的發展帶來了阻礙。

    眾所周知,燃料電池的動力系統是導致燃料電池車成本增加的主要原因,而且后續的“充能”也是主要問題。一座加氫能力大于200公斤的加氫站建設成本在1000萬元以上,如此高昂的建設成本顯然是加氫站快速發展的最大障礙。再加上氫燃料電池的催化劑是鉑金;要知道鉑金全世界產量很低且價格昂貴,大概是黃金的2倍。

    寫在最后

    回過頭來看,加氫站的投資和普通加油站乃至充電站是不可比擬的投入。就算未來氫燃料將成為主流,但是目前的技術問題仍然沒有取得關鍵性的進步,再加上目前的氫燃料需求者并不多。所以如果國內的氫能源想要在未來電池市場分一杯羹,技術問題仍然是當前的急需解決的關鍵。

    THE END