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国内氢能燃料电池存在的问题及对策

2019-12-07

国内氢能燃料电池存在的问题及对策

关键材料与核心部件缺少批量生产技术

近年来,我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足的发展,但关键材料、核心部件的批量生产技术尚未形成,催化剂、隔膜、碳纸、空压机氢气循环泵等仍主要依靠进口,这严重制约了我国氢能燃料电池产业的自主可控发展。

应当看到,我国在高活性催化剂、高强度高质子电导率复合膜、碳纸、低铂电极、高功率密度双极板等方面的技术水平目前已经达到甚至超过了国外的商业化产品,但多停留于实验室和样品阶段,还没有形成大批量生产技术。

因此,亟待加强上述关键材料核心部件的技术转化,加快形成具有完全自主知识产权的批量制备技术和建立产品生产线,全面实现关键材料核心部件的国产化与批量生产。同时,进一步提高电堆比功率,降低电堆铂用量,才能大幅降低燃料电池产品的成本。

燃料电池图片

电堆和系统可靠性与耐久性有待提高

目前,我国燃料电池堆和系统可靠性与耐久性等与国际先进水平仍存在差距,在全工况下的可靠性与耐久性有待提高。燃料电池系统可靠性与寿命不完全由电堆决定,还依赖于系统配套,包括燃料供给、氧化剂供给、水热管理和电控等。

因此,需加强燃料电池系统整体的过程机理及控制策略研究。这方面我国已取得一定的成果,如中国科学院大连化学物理研究所采用“电-电”混合的基础上,还采用限电位控制、膜电极在线水监测、氢侧循环等控制策略和技术方法,有效提升了燃料电池系统的寿命和耐久性。因此,应在已有基础上,进一步加强车载工况、低温、杂质等实际运行环境下的衰减机理与环境适应性研究,大幅提升燃料电池产品的可靠性与耐久性。

加氢站建设成本高、加氢费用高

目前,加氢站建设成本高,氢气运输成本较高,造成加氢费用高,同时加氢站等基础设施不完善,直接制约了氢燃料电池汽车的发展、商业化示范运行和大规模应用。加快加氢站建设,建立其建设审批程序和运营监管标准成为当务之急。

通过加强加氢站关键材料、核心部件及技术国产化,进一步降低加氢站建设成本。通过发展氢储运技术,如液氢储运、氢的管道运输以及新型储氢材料如有机液体储氢等,降低氢气储运成本。在此基础上,通过选择有廉价氢源的地区先行开展氢燃料电池汽车的商业化运营,将有效地促进加氢站技术的提升和逐步降低氢气使用成本,进而通过技术提升、市场辐射,带动我国氢能燃料电池产业的整体技术进步和产业发展。

此外,对于暂时无加氢站或边远地区不宜建加氢站的情况,车载甲醇制氢的燃料电池车具有一定优势,可以进行示范。同时,也应布点发展汽柴油车载制氢技术,为发展特种应用的燃料电池车奠定基础。

技术标准、检测体系不健全、不完善

目前氢能燃料电池方面的标准远不能满足产业快速发展的需求,表现在支撑行业发展的氢制备、储运、加注及实际工况下氢燃料电池从部件到系统的评价检测体系等仍不健全,使得产业全链条下的产品推广受到严重的制约和限制。亟待完善氢能燃料电池技术标准体系,建立完整的材料、部件、系统的有效检测体系,为氢能燃料电池的技术发展、产品应用提供基础保障。

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