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      燃料電池向“大功率”邁進 相關研發開始“向上”突破

      來源:中國能源報 2022-01-13 08:38中投網 A-A+

         近日,長城上燃動力發布了大功率燃料電池發動機“超越-神州 200”,額定功率達 200千瓦。此前,億華通、氫璞創能、重塑科技等多家燃料電池企業均推出了大功率產品,并繼續研發更大功率的燃料電池。

        業內人士認為,在政策及“柴改氫”需求等多重因素推動下,國內燃料電池電堆及系統正向大功率快速迭代升級。長遠來看,大功率燃料電池可在船舶、儲能等領域推廣應用,有助于拓寬氫能的應用邊界。同時,燃料電池產品的性能、可靠性等也需不斷提高。

        中重型商用車產業化是重要驅動

        2018年,國內燃料電池功率大多不超過60千瓦;2019年,氫能被首次寫入《政府工作報告》,燃料電池汽車產業隨之加速,相關研發也開始“向上”突破。

        經過幾年發展,2021年,新源動力和清能股份發布的燃料電池產品最高功率均突破150千瓦,新研氫能、雄韜氫瑞、重塑科技和國鴻氫能等燃料電池企業的產品功率均突破110千瓦,并向更大功率邁進。2021年10月下旬,上海氫晨科技宣布,其單堆額定功率230千瓦的大功率金屬板電堆完成性能測試,預計今年上半年推向市場。2021年12月,燃料電池龍頭企業億華通發布的單系統車用燃料電池發動機額定功率突破200千瓦……燃料電池大功率發展成果不斷顯現。

        廣東國鴻氫能副總經理燕希強告訴記者:“國內燃料電池追求大功率與補貼政策密切相關。2021年以來,燃料電池系統最大補貼功率上限提升至110千瓦。”同時,由于補貼政策強調重點推動燃料電池在中重型商用車領域產業化應用,并向重型貨車傾斜,且重卡對更大功率燃料電池有實際應用需求,因此未來燃料電池的功率將進一步提升。

        船舶、儲能等領域市場潛力大

        除政策激勵外,市場潛力也驅動燃料電池企業追求大功率技術突破。

        據了解,與鋰電池相比,燃料電池成本高,且電堆功率不能滿足重卡200-300千瓦的需求,因此目前重卡裝車普遍采用“110千瓦左右的燃料電池電堆+鋰電池”的電電混合方式。佛山市清極能源科技有限公司董事長錢偉表示,燃料電池有較大的技術提升空間,功率進階后能夠滿足重卡需求,可實現完全替代。

        燕希強表示,傳統柴油重卡污染大,“柴改氫”需求迫切,將給大功率燃料電池帶來更多市場需求。而且,不僅是交通領域,大功率燃料電池在船舶、儲能等領域也有市場潛力,可有效拓寬氫能的應用邊界。

        “降碳目標下,航運業減排壓力大,這給船舶應用燃料電池帶來契機,前景廣闊。而且,大型船舶對燃料電池的功率要求更高,因此現階段對大功率燃料電池的攻關,可為氫能船舶發展奠定技術基礎。”燕希強表示。同時,燃料電池在儲能領域可發揮調峰作用,即在白天光伏發電高峰時進行電解水制氫儲存,晚上低谷時利用燃料電池發電,幫助電網調峰,這需要更大功率的燃料電池設備。

        可靠性、經濟性等問題待解

        燃料電池本身具有較大功率和能量密度的潛力,因此,要推動燃料電池步入大功率時代,離不開經驗技術的積累與提高。

        燕希強認為:“重卡對電堆系統功率、續航里程和續航時間的要求較高,并需要更好的環境適應性,同時大功率燃料電池也意味著更多的氫氣需求。”這要求相關企業在追求大功率電堆的同時,保證產品的可靠性和壽命,提高燃料電池的經濟性。

        “不同功率的電堆差別不大,但從生產、技術角度來看,更大功率電堆意味著單節電池片數量增長,將導致電池片的損壞概率更高,這對企業的產品質量、精度、一致性等工藝提出了更高要求。”燕希強表示,催化劑、膜等關鍵零部件和原材料的技術進步,關乎電堆性能的提升。但目前上述原材料依賴進口,因此有必要加快其國產化進程。

        錢偉強調:“技術提升不是單節電池片片數堆砌或簡單的結構調整,而是在設計中考慮電堆體積比功率、散熱等多種條件的優化整合,實現質子交換膜薄而強韌、催化劑活性越來越高,以及電流密度和工藝穩定性等全方位的技術提升,同時縮短產品驗證周期。”因此,燃料電池企業應保證所有產品的試點示范合規,并找到與之契合的示范場景,最大程度進行數據收集、迭代、優化,為下一步研發積累數據、提供經驗。

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