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什么是氫能與燃料電池?

鉅大LARGE  |  點擊量:2541次  |  2019年12月07日  

簡單的講,燃料電池就是能源轉(zhuǎn)換裝置,和內(nèi)燃機相似,把一種能源轉(zhuǎn)化成另外一種能量。燃料電池是電化學的轉(zhuǎn)換裝置,可將化學能量轉(zhuǎn)化為電能。


這個裝置有很多的特別之處,它高效清潔、功率較高(可達到每升3.1kW的功率密度)、沒有噪音、充氣迅速(三分鐘充氣可以讓汽車行駛500-700km),是十分理想的能量轉(zhuǎn)化裝置。


以電池技術(shù)為參照,燃料電池的技術(shù)更為復(fù)雜,涉及到包括電堆在內(nèi)的一整套系統(tǒng)。比如需要把氫氣通到燃料電池里,把空氣通過空氣壓縮機通到燃料電池里實現(xiàn)發(fā)電,再通過DCDC裝置將所得電力的電壓轉(zhuǎn)換到所需電壓等,這些也是燃料電池技術(shù)的難度所在。


作為能源轉(zhuǎn)化裝置的燃料電池具備和內(nèi)燃機同樣的功能,也就決定了其用途的廣泛性,幾乎所有內(nèi)燃機能發(fā)揮作用的領(lǐng)域,燃料電池都可以參與代替。比如能源交通、發(fā)電、家庭、移動電源、通訊基站和空間技術(shù)、特種、醫(yī)學領(lǐng)域等。


而在眾多的應(yīng)用領(lǐng)域中,交通運輸層面的應(yīng)用格外重要。早在2000年,福特公司CEO小福特就斷言燃料電池將終結(jié)內(nèi)燃機的百年統(tǒng)治,實際上不止福特,全球大型汽車企業(yè)幾乎都認同了這樣的觀點。


美國的咨詢公司KPMG曾對全球汽車企業(yè)總裁進行過一項調(diào)查,結(jié)果顯示,2018年全球汽車企業(yè)總裁一致認為燃料電池汽車是當今發(fā)展的主流,而電動車則在2018年下降到第五位。


通過對電動車和燃料電池車的經(jīng)濟性對比,我們可以發(fā)現(xiàn)的明顯特征是電動車在短距、小型車領(lǐng)域占有優(yōu)勢,但在長距離、大型汽車領(lǐng)域,燃料電池則會更具優(yōu)勢?;旧侠m(xù)航里程超過100km,燃料電池汽車就會處于優(yōu)勢地位。


國內(nèi)外燃料電池汽車發(fā)展進程對比


現(xiàn)階段,全球都在加快燃料電池車型的開發(fā)、推廣步伐,但在產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程上,國內(nèi)外存在一定的差異。


整體來看,國外燃料電池汽車的發(fā)展基本已完成技術(shù)驗證/用戶認可成本降低性能提升市場引入大規(guī)模制造五個階段。具有代表性的是2015年日本豐田推出的Mirai,標志著燃料電池汽車成功進入商業(yè)化階段,所以2015年也被視為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化元年。


反觀國內(nèi),燃料電池汽車技術(shù)相對落后于國外,車型也大多處于研究階段,對照上述五大發(fā)展階段,基本上處于技術(shù)驗證階段,與國外存在著較大差距。


但值得注意的是,過去幾年國內(nèi)燃料電池行業(yè)飛速發(fā)展,不同的行業(yè)、公司運用了不同的方法持續(xù)進行技術(shù)突破,盡管行業(yè)整體被歸于技術(shù)驗證階段,但實際上的用戶認可、降低成本、市場引入等環(huán)節(jié)在同步推進,有希望在較短時間內(nèi)趕上國外先進技術(shù)。


氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)化四大瓶頸及應(yīng)對策略


總體來看,當前燃料電池技術(shù)包括峰值效率、系統(tǒng)能量密度、低溫啟動等性能已基本達到商業(yè)化標準。但燃料電池的壽命和價格目前距離當前預(yù)期仍有一定差距,加上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)政策與標準的缺失,四大因素綜合限制了氫能和燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。


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