質(zhì)子交換膜的大規(guī)模應(yīng)用及其他燃料電池其他部件優(yōu)化,都會(huì)給燃料電池系統(tǒng)帶來較大的成本下降空間。 3、表面改性的多涂層結(jié)構(gòu)金屬雙極板將大幅優(yōu)化

質(zhì)子交換膜的大規(guī)模應(yīng)用及其他燃料電池其他部件優(yōu)化,都會(huì)給燃料電池系統(tǒng)帶來較大的成本下降空間。

3、表面改性的多涂層結(jié)構(gòu)金屬雙極板將大幅優(yōu)化鍍層成本

雙極板是輸送和分配燃料的重要組件。過去主要用石墨制作雙極板,它具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性,但石墨的脆性造成了加工困難,因此加工費(fèi)用非常高,加上比較不易減薄厚度,因此綜合成本較高。

近兩年,金屬板如不銹鋼、鋁、鈦、鎳等材料具有強(qiáng)度高、加工性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn),開始在部分領(lǐng)域替代石墨雙極板。不過金屬板在高溫及酸性環(huán)境下易腐蝕,因此主流做法是在金屬雙極板表面鍍上金屬防護(hù)層。

我們認(rèn)為,表面改性的多涂層結(jié)構(gòu)金屬雙極板具備更大的發(fā)展空間,也能解決石墨雙極板存在高成本問題。比如,瑞典Impact Coatings公司推出的一種Ceramic MaxPhase陶瓷涂層,將其涂在不銹鋼板上來防腐蝕,該技術(shù)在節(jié)約成本上體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì),可將燃料電池的鍍層成本降低到每千瓦5美元,并有望提早達(dá)到2017年美國(guó)能源部目標(biāo)的每千瓦1美元。

4、規(guī)模化生產(chǎn)也會(huì)使得燃料電池系統(tǒng)價(jià)格下降

規(guī)模生產(chǎn)也將大幅降低燃料電池成本,因此,成本下降和銷量上升是相輔相成的關(guān)系。

根據(jù)美國(guó)能源部燃料電池技術(shù)辦公室(FCTO)的研究,當(dāng)生產(chǎn)1000套質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)時(shí),燃料電池堆棧的成本為154美元/kW,燃料電池系統(tǒng)的成本為216美元/kW而生產(chǎn)10000套質(zhì)子交換膜燃料電池時(shí),燃料電池堆棧的成本大幅下降到了61美元/kW,燃料電池系統(tǒng)大幅下降到103美元/kW。

以豐田Mirai為例,其燃料電池系統(tǒng)輸出功率為114kW,如果年生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車,每輛車的燃料電池系統(tǒng)價(jià)格為2.4萬美金,而生產(chǎn)10000輛燃料電池汽車,每輛車的燃料電池系統(tǒng)價(jià)格僅為1.2萬美金。

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總之,經(jīng)過對(duì)構(gòu)成主要成本的關(guān)鍵組件質(zhì)子交換膜、催化劑和雙機(jī)板進(jìn)行成本優(yōu)化,同時(shí)加速推動(dòng)規(guī)?;a(chǎn),燃料電池汽車的成本就能大幅下降。以豐田為例,其于2014年12月15日推出的燃料電池汽車Mirai在日本的售價(jià)為700萬日元左右,享受政府補(bǔ)貼后500萬日元,折合人民幣29.85萬左右,已經(jīng)達(dá)到初步向市場(chǎng)推廣的基礎(chǔ)。

(二)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)配套更加完善

目前制氫成本、運(yùn)輸氫氣成本較高,以及加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施不完善都對(duì)燃料電池汽車發(fā)展構(gòu)成制約。

從常規(guī)認(rèn)知不同的是,我們拆解用戶常規(guī)加燃料成本來測(cè)算,氫氣并不比汽油車貴。按照日本石油前期發(fā)布的液化氫價(jià)格1000日元/kg,豐田Mirai的氫氣罐每次可以加氫氣5kg,一次加滿氫氣罐需要5000日元,按照現(xiàn)行匯率相當(dāng)于人民幣298元。按續(xù)航力650km測(cè)算,每公里不到五毛錢。而常規(guī)2.0T汽油車每公里約花費(fèi)7-8毛錢。也就是說,目前用戶的日常加氫成本還會(huì)低于加油成本。如果未來制氫成本進(jìn)一步下滑,燃料電池汽車給用戶帶來的邊際成本改善就更加明顯,行業(yè)發(fā)展有機(jī)會(huì)加速。

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1、工業(yè)制氫已經(jīng)部分得到解決,生物質(zhì)及太陽能制氫值得期待

氫主要以化合物存在于自然界,例如水、天然氣、石油中。目前,大約有95%的氫氣來自于石油化工業(yè)。工業(yè)化氫氣制備方式有很多種,目前來看,天然氣轉(zhuǎn)換制氫或石油化工等工業(yè)活動(dòng)副產(chǎn)品氫氣分離性價(jià)比較高。

短期內(nèi)氫氣制備主要靠電解水和天然氣、甲醇、煤等燃料制備。

(1)以天然氣、石油、甲醇為原料裂解制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣最主要的方法。目前,美國(guó)大部分氫氣是通過大規(guī)模天然氣轉(zhuǎn)化而來,這是目前成本較低且環(huán)保的制備氫氣的方法。

(2)在生產(chǎn)合成氨、合成甲醇、石油煉制等工業(yè)過程中氫氣作為一種副產(chǎn)品可以被生產(chǎn)和分離出來。

(3)水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。但水電解制氫能耗仍高,一般每立方米氫氣電耗為 4.5-5度左右,因此,工業(yè)制氫一般不用這種方式。

從中期來看,制氫技術(shù)主要基于可再生資源如生物質(zhì)制氫。生物質(zhì)資源豐富,是重要的可再生能源,生物質(zhì)可通過氣化和微生物進(jìn)行制氫,目前仍比較考驗(yàn)轉(zhuǎn)化技術(shù)。

長(zhǎng)期來看,以太陽能為基礎(chǔ)的零排放制氫技術(shù)將成為可能,目前這種技術(shù)的轉(zhuǎn)化率還比較低,但是已經(jīng)被日本廠商用作太陽能加氫站,作為臨時(shí)性和補(bǔ)充性的一種氫燃料補(bǔ)給方式存在。2015年12月25日,本田技研工業(yè)設(shè)置于和光本社大廈的SHS加氫站正式開始使用,SHS加氫站使用本田獨(dú)自開發(fā)的高壓水電解系統(tǒng)PowerCreator為核心,使用太陽能發(fā)電而來的電力運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)無排放的氫生產(chǎn)。

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2、氫氣運(yùn)輸不存在明顯困難

目前,氫氣運(yùn)輸方式有低溫液體油罐卡車、氣體管拖車、鐵路及駁船。氫氣長(zhǎng)期以來在工業(yè)中有廣泛運(yùn)用,加氫站氫氣運(yùn)輸與工業(yè)應(yīng)用中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸類似,因此傳統(tǒng)的氫氣運(yùn)輸方式可以廣泛應(yīng)用于燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)。

[責(zé)任編輯:張倩]

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