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氫能是一劑良藥。
中國能源領域主要面臨兩大危機：一是能源消費對國外進口依賴嚴重，二是過度使用化石能源導致碳排放量過高。在能源短缺和環(huán)境惡化兩大困境的威脅下，可再生清潔能源的發(fā)展迫在眉睫。
憑借清潔、儲量大、能量轉換率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)勢，氫能被現(xiàn)代工業(yè)視為理想、潛力大的新能源。氫燃料電池汽車作為新能源汽車的主要技術路徑之一，近年來在中國發(fā)展迅猛。
得益于中央和各級政府支持，燃料汽車銷量從2015年僅有的10輛，增加到2019年全年銷售2737輛。據(jù)專家預計，中國燃料汽車銷量2020年將達到五千輛，2025年達5萬輛，2030年達100萬輛，發(fā)展前景廣闊。
作為配套基礎設施，加氫站規(guī)模也在迅速擴大。據(jù)上海交通大學機械與工程學院燃料電池研究所所長章俊良介紹，2019年底中國已經建成了47座加氫站，在建38座，預計2020年底將建成100座，2025年將建成300座，2030年將建成1500座。
發(fā)展趨勢向好，但中國氫燃料電池汽車行業(yè)仍面臨瓶頸。
深陷泥潭？
“燃料電池有很多的應用瓶頸，第一個瓶頸是加氫站，第二個瓶頸是成本，第三個瓶頸是進口依賴，第四個瓶頸是大批量使用相適應的法律法規(guī)的匹配。”上海捷氫科技有限公司總經理盧兵兵總結道。
上游氫氣制取方面，氫氣來源仍然是個問題。
地球上的氫元素雖然十分豐富，但主要以水的形式存在，因此需要借助技術手段人為制氫。目前，大規(guī)模工業(yè)化制氫工藝主要包括化石燃料制氫、水電解制氫等。由于當前市場規(guī)模效應較弱，包括設備折舊、維修保養(yǎng)、管理費支出等，氫制取環(huán)節(jié)中70%-90%的成本為固定成本，降本阻力較大。
由可再生能源轉化而來的氫氣方可真正實現(xiàn)無碳環(huán)保，這種氫氣也被稱之為“綠氫”，但其目前產量偏低、成本偏高。“當成本下降下降到一定程度，綠氫將是燃料電池非常重要的氫能來源。”盧兵兵表示。
氫氣儲運方面，較高的儲運成本導致氫氣只能在小范圍內運輸和使用。
目前，氫氣的存儲方式包括低溫液態(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫和有機液態(tài)儲氫等，運輸方式包括氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。氣態(tài)氫仍是中國氫氣儲運的主要形式，主要借助20MPa長管拖車運輸氫氣，成本高昂。“產氫是20塊錢一公斤，到專家手上是80塊錢一公斤，路費是60塊錢一公斤。”中國能源工程集團首席科學家范欽柏透露。
氫氣加注方面，加氫站數(shù)量過少的問題不容忽視。截止2020年1月，中國總計建成了61座加氫站。此外，單個加氫站的加氫能力普遍偏低，大多不到400公斤每天，僅能服務大約100輛轎車或不到20輛公交車。
中游的系統(tǒng)與整車制造方面，中國在電堆到系統(tǒng)再到整車設計的工藝上發(fā)展較為成熟，但在原材料技術上相對薄弱。諸如電池所需的催化劑、質極膜、密封材料和雙極板生產工藝都要落后于水平。
從生產成本角度看，催化劑占電堆成本40%以上，雙極板占30%以上，基礎材料成本占比極高，且進口依賴度高。以鉑族金屬為例，其在氫能源燃料電池生產過程中應用廣泛，是必不可少的稀有金屬。 然而，中國鉑族金屬資源稀少，占儲量不到1%，幾乎完全依賴南非、俄羅斯等國。
一旦鉑族金屬價格波動較大，企業(yè)往往會受到價格沖擊導致生產成本激增。剛剛過去的2019年，鈀金價格上漲到2000美元每盎司，年增幅接近60%；2020年1月，銠金價格上漲32%，達10000美元1盎司。實際上，花錢也未必能買到貨。目前，上的鉑銠使用量增速遠高于產量增速，中國氫燃料電池產業(yè)發(fā)展受到制約。“不能讓中國燃料電池產業(yè)為他人做嫁衣。”某位業(yè)內專家如是說。
下游市場應用方面，氫燃料電池汽車遠未普及。
受制于燃料電池技術瓶頸與供氫產業(yè)未成熟，中國氫燃料電池汽車仍處于試運行階段，商用車應用于乘用車，整個行業(yè)仍戒不掉補貼。
阻力重重，中國氫燃料電池汽車行業(yè)的破局之道是什么？
降本為王
降本是發(fā)展氫燃料電池汽車的關鍵。
拋開環(huán)境保護等因素，燃料電池汽車要想得到推廣，無論是制造成本還是使用成本，成本必須與燃油車、電動汽車持平，否則消費者很難為之買單。
上游氫氣方面，固態(tài)儲氫技術為降低儲運氫氣成本帶來利好。與高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫相比，固態(tài)材料儲氫具有體積儲氫密度高、不需要高壓容器和隔熱容器、安全性好、無爆炸危險、可獲得高純度氫、操作方便等諸多優(yōu)勢，有助于減少氫的儲運成本。
加氫站的普及也將降低燃料電池汽車的使用成本。上海氫楓能源技術有限公司董事長方沛軍表示，可以從氫氣價格便宜的地區(qū)開始優(yōu)先發(fā)展氫燃料電池汽車，隨后通過運行車輛數(shù)量的增加，包括加氫站數(shù)量增加，帶動車輛成本的降低。氫能源基礎設施建設的強化，是其實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的基礎。
中游系統(tǒng)與整車制造方面，材料替換將是重要降本方法。市場上鉑金的價格僅為鈀金的一半，通過鉑鈀替換技術以減少鈀金的用量可以減少氫燃料電池的材料成本。世界鉑金投資協(xié)會亞太區(qū)主管鄧偉斌表示，如果能實現(xiàn)30%的鉑鈀替換，以2000萬的乘用車體量計算，整個中國氫燃料電池汽車行業(yè)可以節(jié)省60-70億的開支。未來，燃料電池行業(yè)還將會向低鉑和超低鉑化發(fā)展，甚至會向采用非鉑乃至非貴金屬為催化劑的方向實現(xiàn)科技突破，進一步降低生產成本。
下游市場應用方面，“以獎代補”的支持方式為行業(yè)發(fā)展帶來新動力。2020年4月23日，財政部等四部委發(fā)布《關于調整完善新能源汽車補貼政策的通知》，將氫燃料電池車補貼方案調整為“以獎代補”，即選擇一部分有基礎、有積極性、有特色的城市或區(qū)域開展關鍵零部件技術攻關和產業(yè)化應用示范，按結果導向給予獎勵。未來，氫能區(qū)位優(yōu)、市場容量大、財政實力強的優(yōu)質區(qū)域或將呈現(xiàn)氫燃料電池汽車集群化發(fā)展，局部市場應用或將得到加強。
“汽車行業(yè)講究規(guī)模效應，沒有規(guī)模就沒有一切。”盧兵兵表示，隨著氫燃料電池汽車產業(yè)規(guī)模效應的加強，各個環(huán)節(jié)的成本將顯著降低，行業(yè)本身也將建立起正向循環(huán)。
尾聲
“不止是汽車行業(yè)，整個能源產業(yè)和投資界都看好燃料電池汽車的發(fā)展前景。”中國汽車工業(yè)協(xié)會總工程師、副秘書長葉盛基表示。
作為中國發(fā)展氫能的前排兵，中國氫燃料電池汽車行業(yè)肩負重任。
當前，中國氫能源產業(yè)處于重要的發(fā)展窗口期，面臨不少挑戰(zhàn)，也迎來諸多機遇。一旦氫燃料電池汽車發(fā)展取得突破，中國能源危機或將緩解大半。
目前，市場中存在純電動電池和燃料電池等不同的新能源解決方案，章桐認為混動、純電與燃料電池等多種路徑共同發(fā)展，是中國汽車工業(yè)電動化轉型的必然選擇，“各技術在各自市場、領域中形成優(yōu)勢互補，是中國汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向”。
之于汽車電動化，氫燃料電池仍舉足輕重。
浙公網安備 33010602000006號
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