2024年12月28日 星期六
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燃料电池的发展方向

2019/10/16 13:55:212516

随着化石燃料的供应趋紧和空气污染的日益加重,寻找汽车新动力的要求迫在眉睫。作为新材料产业发展的重点领域,具有能量转换效率高、污染排放低等优势的燃料电池越来越受到世界各国政府、企业和公众的关注。特别是在替代传统汽车动力方面,燃料电池成为人们寻找汽车新动力的重要方向。 燃料电池实质上是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。按照电解质不同可划分为碱性燃料电池、磷酸盐型燃料电池等。 美国、日本及欧洲各国政府和企业都将燃料电池及其带来的氢能动力研究提升到能源多元化战略和保障国家能源安全这个至关重要的层面。美国在2003年就提出了氢能和燃料电池的相关计划,今年中期,美国能源部(DOE)补助企业针对燃料电池相关技术研发计划的24亿美元拨款引起165家企业对此的共同关注。日本对燃料电池的产业化环节更为重视,其针对燃料电池和混合动力汽车的标准一直随着以丰田为代表的众厂商的技术不断修订,日本富士经济调研数据称预计未来10年日本国内燃料电池市场将扩大至2078亿日元(约合21亿美元)。欧盟以氢燃料电池投稿工业化生产为研究目标,制定了2015年开始普及的计划,包括西门子、宝马、戴姆勒、液化空气公司和道达尔等知名大公司在内的50多家企业和1500名研究人员参与其中。 我国的燃料电池及其作为汽车动力的应用研究已经取得了众多技术上的突破,以中国科学院大连化学物理研究所为代表的研究机构和以上海神力、大连能源为代表的企业成为推进燃料电池发展的重要力量。而国内阻力产业化和普及应用的主要问题可以总结为由于核心组成材料依赖进口而造成的成本居高不下,由于加氢站等配套基础设施不足造成的使用可持续性不高以及由于法规和标准缺乏而导致产业发展方向不明确等。 燃料电池作为未来汽车动力发展方向仍然集中在解决普及应用的技术领域,重点在组成燃料电池关键部件的新材料领域。首先要寻找高效、高活性、高分散的触媒技术,解决当前以贵金属为触媒的现状,降低成本,这是未来商品化进展中所面临的重要课题之一。第二是解决电解质隔膜材料及技术,寻找分隔性好,尽可能薄和强度高的隔膜材料。目前两个方向是以石棉膜、碳化硅膜、铝酸锂膜等绝缘材料制成多孔隔膜以及采用全氟磺酸树脂制膜。以上两个新材料的使用将直接关系到燃料电池在汽车动力上的推广应用。 另外,就燃料电池的产业链发展看,其上下游与众多行业相关联,包括上游制氢原料(如天然气、甲醇等化石燃料)供应以及氢的生产、燃料重组、氢气储存等;还有中游燃料电池组及其零组件、控制系统等零件。燃料电池车辆还需要驱动马达、传动系统等零组件。下游应用产品如运输工具、定置型发电系统等的配套。可以预见,随着未来燃料电池的产业化发展,其所需的配套产业体系必将进一步发展壮大。

鉴于燃料电池的发展趋势和存在问题,赛迪顾问建议政府综合运用政策、资金手段,通过大型项目拉动市场需求,加速产业发展。目前政府已经出台了相关的产业政策和鼓励措施。未来应注重配套运用资本和政府投资的带动效应,引起民间和国际资本的跟进,全面进入燃料电池材料产业市场。通过政府启动燃料电池新材料示范项目,以项目拉动企业技术创新。同时,对燃料电池及其上游的材料产业给予更大程度的政策倾斜,并制定相关标准和规范,促进相关规划出台,为中国在全球燃料电池领域取得更好发展指明方向。