主讲嘉宾
赵海东,2013年毕业于西安交通大学获工学博士学位。分别在日本国立材料科学研究所(nims)和美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)进行了访问学习,目前任职于山西大同大学。一直以来,从事有关贵金属和半导体纳米材料的制备及其在燃料电池、拉曼增强和光催化领域的应用,以及水处理方面的研究,参加了多个国家自然科学基金项目和973前期专项研究,主持山西省自然面上基金1项,山西省高科项目2项,大同市科技项目1项,发表了多篇SCI收录论文,授权中国发明专利2项。
7 核心提示氢燃料电池产业链之加氢站(一)
氢燃料电池的应用和商业化离不开加氢站基础设施的建设。氢气加注是通过将不同来源的氢气经过压缩机增压储存在站内的高压罐中,再通过加气机为氢燃料电池汽车加注氢气。
加氢站的主要设备有泄气柱、压缩机、储氢罐、加气机、管道、控制系统、氮气吹扫装置及安全监控装置。核心设备是压缩机、储氢罐、加气机。目前,我国从事核心设备研发的企业较少,加氢核心设备主要依赖进口,自主产品发展不成熟,导致了我国加氢站建设成本很高。当前,我国加氢站建设技术已经很成熟,最大问题是建设成本很高,关键是土地成本和核心零部件成本较高。
加氢站是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施,2017年我国加氢站建设提速,从2016年的3座增加到8座。《中国制造2025》提出,到2020年生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运营,到2025年实现加氢站等配套基础设施完善。《节能与新能源汽车技术路线图》提出,到2020年建设100座加氢站到2025年建设350座加氢站,到2030年建设1000座加氢站。《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》提出,到2020年建设100座加氢站,到2030年建设1000座加氢站,到2050年加氢站服务区域覆盖全国氢能产业发达地区。三个文件均明确提出了2020-2030年的加氢站建设规划。
8 核心提示氢燃料电池产业链之加氢站(二)
2006年,北京永丰加氢站投入运营;2007年,上海安亭加氢站投入运营;2015年,郑州宇通加氢站投入运营;2016年,大连同济-新源大连加氢站投入运营……2019年,大同氢雄制氢加氢一体站建成。全国加氢站建设正在如火如荼地进行中。
目前,加氢站建设存在以下难点。审批难,加氢站属于新生事物,国家还没有建立健全相关法规,土地规划、建设选址等审批程序、流程、标准以及审批层级、权责没明确,审批过程长,协调部门多;无统一规范的建设标准,国家还没有统一制定加氢站的技术标准、安全标准、运营标准,安全监管较难,严重制约加氢站商业化:建设成本高,加氢站的建设条件要求高,核心零部件如压缩机、加气机等主要依赖进口,制氢、储运氢成本也比较高;此外氢燃料电池商业化还处于起步阶段,成本回收也比较漫长,目前的加氢站还处于试点阶段。
9 核心提示氢燃料电池产业链之系统核心零部件(一)
氢燃料电池系统是由电堆(核心)、氢气供给循环系统、空气供给循环系统(空压机)、水热管理系统(增湿器)、电控系统(DC/DC)、智能监控系统相互协调构成。目前我国氢燃料电池系统集成技术比较成熟,但冷启动温度一般为-20℃,与丰田的-30℃还有差距。
电堆(Galvanicpile)由气体扩散层、双极板、膜电极、密封圈、端板构成。分为水冷电堆和空冷电堆。一般空冷电堆用于小型化设备中,如上海攀业、江苏清能生产的空冷电堆,功率、体积较小。
膜电极(Membrane ElectrodeAssemblies)通常由气体扩散层、质子交换膜、催化剂通过热压工艺制成,是氢燃料电池技术的核心。目前我国的膜电极功率密度最高达到1.0W/cm2,与国际水平的1.8W/cm2,仍有差距。
催化剂(Fuel-cellcatalyzer),具有加速电极交换界面电荷转移反应的催化作用,具有导电性好、耐腐蚀性、催化活性高的特点。铂(Pt)是氢燃料电池电堆中应用最多的催化剂,但铂很稀缺,价格高(193元/克),低铂和非铂催化剂成为下一步催化剂研究开发的重点。
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