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氢动未来

2019-11-20 02:33:44 汽车之友 2019年21期

许晖

正如中國汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华在开幕式致辞中所说的:“国际氢能与燃料电池汽车大会,目前已经成为全世界氢能与燃料电池技术的开发者、燃料电池汽车制造商、氢能燃料电池领域投资者和政府政策的制定者交流的盛会。本次大会主要围绕氢能燃料电池技术市场化应用、燃料电池堆和关键零部件、制储氢技术、加氢基础设施建设、政策标准法规、市场投资等热点话题展开交流。针对这些问题,期待聆听与会专家的真知灼见,愿与国内外同行一道竭尽心力,构建交流合作平台,聚焦产业融合与跨界协同,为全球氢能和燃料电池汽车产业发展提供有力支持。”

氢能与燃料电池技术市场化

当前我国充分重视氢能燃料电池系统的开发、研究与应用。本次氢能与燃料电池技术市场化分论坛作为重点论坛分为上下两部分,分别由来自自于同济大学的章桐教授与联合国开发计划署燃料电池汽车专家John WALLACE主持。章桐教授从三个方面分析了“中国燃料电池汽车产业化之路”。首先,发展燃料电池汽车是中国汽车工业实现产业转型的难得机遇,而全球正在面临无碳化和可再生的挑战,氢能正是能源架构方案中重要的可行性方案之一。如何实现产业和能源架构的发展,突破口就是把汽车工业的技术变革和能源产业的结构转型相结合起来,共谋发展。其次中国整个市场刚刚起步,虽然产业链各个部分百花齐放,但实际技术仍不成熟,运营方面也以商用车为主,燃料电池汽车的发展依然充满机遇和挑战。再次,国内的示范运行,需要将整车、动力系统、发动机系统、关键材料都串起来,正向开发,最后反向验证,利用示范运行使技术成熟化。关于技术成本则要做好长远发展的打算,必须降低成本,市场才会发展。随后来自于世界各地与中国的行业老大以及技术专家,就车用燃料电池系统的性能、成本以及优化展开了热烈的讨论,其中多数专家认为,目前燃料电池的商业化落地更适合中重型卡车,优先发展商用车型,对乘用车将起到示范积累,逐步解决成本及性能的问题。另外,来自于上海重塑能源科技有限公司董事长兼CEO林琦提到,目前氢气应用的最大的瓶颈除了氢气价格之外,行业还应该关注到加氢站基础设施的布局。

加氢基础设施建设

正如上述所说,加氢站基础设施建设属于目前的瓶颈问题。本次专门针对该问题开设了对应的分论坛。由德国尤里希研究中心电化学过程工程研究所主任Detlef STOLTEN和北京低碳清洁能源研究院院长助理,新能源中心主任缪平共同主持。DetlefSTOLTEN表示,基础建设是氢能源等新能源的重中之重,但成本并不完全是其障碍,基础设施建设的成本不能单算造假,需结合布局合理性,目前德国15%的加氢基础设施即可服务于75%的对应车辆。未来成本会随着时间而逐步降低,决策者应该针对未来能源系统之中的站皮做出投资平衡,在减排的同时让整个能源功率达到提高。最终可能面对的将会是含有氢能在内的多种新能源,譬如风能、太阳能等齐头并进,共同服务于节能减排的社会责任。

缪平主任所带来的低碳院内部报告,分析了国家的制氢能力,同时评价了制氢和加注全生命周期。其认为在制氢方式的选择上面,尽管使用可再生能源是全球的最终目标,但是随着目前所提倡的使用弃电、弃水、弃风比例越来越低,有可能满足不了未来氢能发展的需求。为此缪平主任建议电解水企业加强技术攻关,这样只需要25%的弃风、弃水、弃电来制氢加起来的总量将会达到380万吨制氢能力,足以满足十四五期间甚至十五五期间氢能发展的需求。由此可见,多形式并轨发展的制氢来源,应该成为发展的重点。

制储氢技术的发展与应用

“制储氢技术作为关系到整个氢能以及燃料电池产业的核心问题,是决定氢能可否于在来大规模推广的关键因素。只有将制储氢的规模做大,成本才有可能下降,才能让其广泛普及并惠及大众。”在制储氢技术的发展与应用分论坛上,来自于上海交大的邹建新教授作为主持人如是说到。

现在社会上很多人由于缺乏专业知识,对氢的理解还停留在易燃易爆,甚至错误认为与氢弹有关。这实际上是科普上没有做好。为此,来自于北京航天试验技术研究所副总工程师刘玉涛为与会代表上了一场精彩的液氢安全方面知识科普课。尽管液氢是很危险的介质,但是严格执行现有的安全标准与规范,大规模工业应用是可以做到安全可控的。液氢的危险性并不比高压氢气及液化天然气的危险性高,从试验与分析的结果,甚至偏安全,用氢安全知识的普及,有助于消除召开主管部门和公众对用氢安全的担忧,从而促进氢能产业的发展。

对比液氢在制储环节的危险性,目前行业内有着另外一种储氢方式,即镁基固态储氢技术。上海交大邹建新教授作为氢储(上海)能源科技有限公司首席技术官,详细介绍了镁基固态储氢技术,他认为,实现更大的加氢能力有助于降低经济成本,而固态储氢同时具有占地面积小和安全两种优势,应该将其運用在车载上,这样可以有效缓解目前所使用的高压液氢制备所需大量的能耗,也避免了高压压缩运输的危险。

燃料电池堆和关键零部件

有了制氢、储氢、运氢以及加氢的前期准备,实际上氢能最终成为大众所能直接使用的清洁能源,同样离不开将其转换为能量输出的燃料电池堆和关键零部件。在该分论坛上。十六位来自于该领域的各国技术专家发表了专题报告。分别从中国膜电极技术进展、国产电堆产业化进展、燃料电池金属双极板涂层、氢能产品测试、车用燃料电池技术研究发展、涡轮增压到电动增压再到驱动电气技术、氢燃料电池空气净化及背压控制、热血测试在燃料电池中的应用等各项话题展开技术分享与讨论。

其中,来自于武汉理工大学的潘牧教授,在其《中国膜电极技术进展》的演讲中,以一个科研人员的身份,为大家展示了中国在膜电极方面长期发展的具体情况。潘教授认为,膜电极作为新能源汽车动力来源不可或缺的关键零部件,技术一直在向极致推进,近期多起的三元锂电池汽车事故,最大的问题可能出现在其所使用的的锂电池膜越来越薄,导致短路与穿孔进而造成燃烧。氢能所使用的膜电极并不是一个简单的加工部件,是需要从技术上下大力气,并且严格遵循国家标准的。现在但就膜电极而言,就有三个国家标准。如果希望在中国搞膜电极的生产或膜电极的制造,希望广大从业者能真正理解并读懂中国膜电极的标准,在产业规划上更加理性。其后,来自于美国戈尔公司的全球技术经理刘文针对膜方面技术作出了更为专业的技术解答。膜做得越薄,成本会越低,但并不是说越薄越好,没有相对应技术的加固层和化学添加剂研究为其保驾护航,是无法把机械耐久性和化学耐久性做好,如何将产品成本和性能抗衡提高到一个新的台阶,是整个燃料电池堆和关键零部件生产商需要正确面对的学科问题。

政策、标准、法规、检测技术

没有规矩,不成方圆。如何让氢能成为安全、可持续、环保、可循环的全生态能源,并能够真正让百姓用得起来,是中国发展氢能的目的。让产业健康快速发展,离不开国家相关部门在政策、标准、法规以及检测技术上的把关与监督。为此,来自世界各国以及中国本土相关部门的代表,在本针对这项问题的分论坛上展开了积极的对话与真诚的合作意向。其中国家市场监督管理总局标准创新管理司副司长李玉冰认为。氢能作为一种绿色、高效的二次能源,是全球能源转型发展的重要方向,氢燃料电池以及氢燃料电池汽车的研发与商业化应用在国际上迅速发展,在制氢、储氢、加氢等环节持续创新。中国非常重要氢能及燃料电池汽车的发展,在技术产业方面都具有一定的规模

总而言之,氢能作为清洁能源,正是世界各国趋之若鹜的能源发展方向。有关部门针对氢能与燃料电池汽车从政策、标准、法规以及检测技术上的日臻完善,才能让它能为人民所放心使用。

技术展览遍地开花

作为本次大会的一大亮点,技术展览可谓遍地开花。上百家企业厂家带来了涵盖氢能与燃料电池汽车全产业链的新技术、新产品,展馆内观展嘉宾络绎不绝,充分体现了氢能与燃料电池汽车产业的发展潜力和前景。作为氢燃料电池主流应用领域,氢燃料电池整车必不可少,在本次FCVC技术展览中,共有13家车企亮相,这其中不发包括本田汽车、丰田汽车、上汽集团、中国一汽等大咖企业。特别需要提及的是,加拿大作为走在世界氢能利用技术前沿的发达国家,本次大会邀请到巴拉德、Hydrogenics、瑞必科和GreenlightInnovation这4家加拿大企业以展团形式出席展会。比以往展会更为精彩的是,本次技术展览并不只是单纯的“展”,而是将各种技术演进放在了展场,令参观者能从中实时汲取到更多的养分。进一步促进展商和观众的互动交流。

在这里面,戈尔公司(Gore)更是现场发布了全新质子交换膜新品。众所周知,燃料电堆占据整个燃料电池系统成本的近50%,质子交换膜作为关键材料之一,其性能的提升、耐久性的加强对降低系统全生命周期总拥有成本、加速燃料电池汽车产业化进程至关重要。本次戈尔全新一代质子交换膜产品更轻薄,性能更出色。特别是在低湿度环境下,经过实际验证发现,该质子交换膜阻抗更小,其超薄设计使得水汽传导更快,从而能够提升整个电堆的运行性能。戈尔公司长期以来将一直积累的技术经验推陈出新,不断创造出越来越薄的质子膜,目前已经拥有从15微米到10微米,甚至8微米的产品,并且一直保持着极佳的产品性能,为氢能领域发展作出了卓越的贡献。

结语:

当前,能源产业和汽车产业迎来百年未遇的大变革时代,在各国政府积极推动下,在各大能源企业、车企的集体发力下,全球氢能和燃料电池汽车创新热度不断提升,市场应用规模不断扩大,产业已经初步进入市场导入期。“现在的燃料电池是叫好不叫座,这正是一个发展机遇,叫座了可能你就没座了,现在正是民企进入燃料电池竞争的好时机。“这句来自全国政协顾主席万钢的名言,一语中的地指明了中国氢能与燃料电池汽车的发展方向。