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    怎樣加快氫燃料電池車國產化進程:不依靠進口,破除零部件國產化難題

    發布日期: 2018-05-17
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    本月11日,總理在日本首相安倍晉陪同下,參觀考察了位于北海道苫小牧市的豐田汽車公司相關零部件工廠。總理參觀的其中一個項目就是,豐田的氫燃料電池車“MIRAI”。

    數據統計,自2013年氫燃料電池車商業化到2017年底,總計售出6475輛氫燃料電池乘用車,其中豐田銷量占比超過75%,豐田在氫燃料電池乘用車*。

     我國氫燃料電池車目前則在商用車領域落地。

     去年,東風、福田、宇通等8家車企共生產1272輛氫燃料電池商用車。但是這1272輛氫燃料電池商用車的催化劑大部分都是進口的,膜電極幾乎是全部進口。

     目前,國內燃料電池關鍵材料及零部件的國產化進程正在慢慢進行中,其中清華大學核能與新能源技術研究院與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司成立的燃料電池工程技術中心歷時兩年,攻克了燃料電池催化劑量產技術,以及膜電極、雙極板等關鍵材料的研發和工藝制備。

     首先,催化劑方面,喜瑪拉雅研制出一系列不同質量分數的Pt/c催化劑,這囊括了40wt%,50wt%,60wt%,70wt%等不同數值。

     采用連續微波的工藝路線,讓產品電化學活性面積達到90m2/g,同時,日產10公斤/天的能力,將成本大幅降低到了同類進口產品的一半。

    此外,雙極板領域,其采用石墨粉做導電骨料,并通過采用模壓方式生產,在保證該部件產品一致性的同時,延長使用,這也讓生產成本比進口的同類零部件降低了80%。

     作為燃料電池多相物質傳輸和電化學反應的場所,膜電極決定了燃料電池的性能、壽命、成本,喜瑪拉雅在該領域,利用石墨烯優異的導電性和導熱性,噴涂在CCM與GDL之間,這不僅增加膜電極的導電性,并加快向外傳遞熱量的速度,以利于成型后電堆的熱管理。

     采用這種“熱定型”膜電極制備方法,一體化封裝成型,在提高功率密度的同時,也讓制造成本相應降低。

     正因在催化劑、膜電極、雙極板等關鍵零部件的生產技術和工藝具備自主知識產權,喜瑪拉雅電堆模塊可快速靈活地配置燃料電池,適應不同的功率需求、不同的電壓平臺,功率實現1KW到100KW全覆蓋,電堆質量密度達到了1.39KW/Kg,體積密度達到1.86KW/L。

     此外,在流場設計中采用了“穩壓”流場技術,這也改良了氣場流態,讓各單電池的進口流量均勻;石墨烯的加入,使得電堆的水、熱管理變得相對容易迅速,有利于燃料電池系統的適時控制。

     而為滿足不同用車情境下,提高燃料電池的適應能力,喜瑪拉雅針對應低溫、高海拔等惡劣環境條件,也提供了更具針對性的解決方案。

    在電堆設計中,喜瑪拉雅采取了具備低溫-40°C存儲,-20°C啟動的措施,在控制系統中集成了加熱組件,提高了燃料電池系統的低溫啟動速度。

     同時,針對高海拔地區缺氧問題,該系統中增設了檢測環境壓力的傳感器,根據壓力推測空氣中的含氧量,自動調節空氣供給比,滿足不同功率下的氧氣需求量,將空壓機的功耗控制在合理的范圍,減少了BOP的能耗。

    目前,該技術已在燃料電池公交車上搭載運營,產品由喜瑪拉雅、中植汽車合作開發,電機額定功率135KW,配置50Kwh鋰電池,燃料電池上,輸出功率36Kw,續航里程達到500km。

     而兩種動力路線的共同作用,在車輛產品運行過程中,提高了能量的利用效率。

     譬如,能量分配上,燃料電池作為車輛行駛的主動力,在上坡、加速等加力情況下,鋰電池提供額外的功率補充;在下坡、減速、剎車等情況下,燃料電池輸出的功率大于電機消耗的功率,多余的能量用于給鋰電池充電。

     除上述情況外,國內城市——南海燃料電池關鍵材料及零部件的國產化進程也在加快。

     近年來,南海將培育發展氫能和燃料電池技術提高到戰略性新興產業的高度,并于2015年提出將南海區打造成國內的氫燃料電池汽車核心部件研發生產基地。

     去年,南海出臺了全省*專門針對新能源汽車產業發展的扶持政策,對在南海區從事新能源汽車(含氫能)產業的企業給予扶持。

     今年4月份,南海又出臺了《佛山市南海區促進加氫站建設運營及氫能源車輛運行扶持辦法(暫行)》,這是目前全國各地區對加氫站建設補貼力度zui大的扶持辦法。

     在平臺搭建層面,南海打造了燃料電池及氫源技術國家工程中心華南中心、自潤滑流動動力機械技術國家地方聯合工程研究中心等多個氫燃料電池產業研發平臺,促進研發平臺不斷化。

     今年4月1日,佛山綠色發展創新研究院也在南海正式揭牌,將重點建設包括“新能源產業服務”在內的五大綠色發展平臺,促進佛山市及南海區裝備制造業綠色轉型升級。

     在基地建設層面,在丹灶鎮規劃了面積8200畝的新能源汽車產業基地,承接新能源汽車和氫能產業發展,其中一期900畝已基本建設完畢,引入了廣順新能源、廣東泰羅斯等企業,研發生產新能源汽車關鍵零部件、壓氣機、氫氣循環泵以及氫燃料電池動力系統總成等核心部件。

     值得一提的是,位于基地內的瑞暉加氫站已于2017年9月7日正式投入運營,這是全國*商業化審批運營的加氫站,開創了全國商業化加氫站的先河。

     此外,5月8日,廣東省佛山市南海區政府和愛德曼氫能源裝備有限公司正式簽訂項目投資協議。

     該項目選址于南海區丹灶鎮,將建成氫燃料電池及動力總成生產基地,計劃投資30億元,年產能8萬套氫燃料電池,分三期推進,其中首期項目將于今年投產,全部項目達產后,預計年產值200億元以上。

    目前,南海的氫能產業涵蓋了從富氫材料及制氫設備研制、制氫、加氫到氫燃料電池核心部件、動力總成和整車生產等環節。

     未來,南海將依托現有汽車產業基礎,以技術創新、推廣應用為重點,發展新能源汽車尤其是氫燃料電池汽車的相關項目為核心,致力成為整車及動力電池、驅動電機、電控等關鍵零部件發展的新能源汽車及氫能產業基地。

     隨著國家相關政策推動與扶植,目前中國在氫燃料電池各關鍵材料領域已初步形成產業鏈,但技術成熟度差距較大。

     目前,在我國裝車的氫燃料電池汽車中,大多采用國外電堆和技術,其比例估計達到70%以上。而發展氫燃料電池汽車一定不能技術空心化,要把產業做實。但是進口導致高成本,成本不下降,就無法實現產業規?;?。

     因此,只有鼓勵燃料電池零部件完全國產化,減少對進口的依賴,進一步降低燃料電池發動機的成本,使燃料電池汽車達到或接近燃油車的成本,才能使氫燃料電池汽車大眾化與親民化。

     此外,氫燃料電池車的商業化還面臨諸多考驗,如加氫站等基礎設施的建設、氫氣的儲藏與運輸等問題,都制約著氫燃料電池汽車的商業化和市場普及。

     因此,中短期內,燃料電池更適用于一些特定場景的商用車市場,比如物流車、通勤車、公務用車等。

     目前,我國正在運營的加氫站只有十幾座,主要分布在北京、上海、廣東等地。并且,加氫站的投資建設成本*,一座中型加氫站至少需要投資上千萬元。

     這需要政府對加氫站建設提供重要支持,對此各地方政府已經出臺系列補貼措施。

     然而,盡管我國燃料電池汽車已經在商用車落地,乘用車推廣仍需更長時間。市場對于氫燃料電池車需求已經明朗化,但規?;慨a至少還需要五年。

     

     

     

     

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