車輛成本主要通過燃料電池組、氫燃料罐和配件三種主要部件降低,其中燃料電池系統一半成本是燃料電池組。燃料電池組方面,鼓勵提高發電電源的輸出功率以及消減Pt催化劑中的Pt用量。
DOE規定每年量產50萬輛車時的燃料電池組目標成本為45美元/kw,日產預計每年量產20萬輛時的成本已經基本相同。
Pt催化劑方面,與2000年初的FCV相比,Pt用量減少到了1/5~1/10,估計一輛FCV的Pt用量為20~40g左右。
氫燃料罐的成本消減
氫燃料罐的成本消減非常困難,從填充一次的續航距離最大化和容積最小化的觀點出發,各廠商計劃2015年上市時使用70MPa的高壓氫燃料罐,外殼使用的碳纖維強化樹脂的材料成本就需要50萬日元以上。
配件方面,通過與EV和HEV共用燃料電池系統及氫燃料罐以外的部件、消除專用品,從而徹底消減成本。
加氫站制約燃料電池汽車推廣
燃料電池汽車的推廣,加氫站的覆蓋率是制約因素之一,根據H2stations.org的數據,2012年全球范圍內新增27個加氫站,加氫站總數達到208個,其中歐洲80個、亞洲49個、北美76個、南美3個。汽車制造商和燃料供應商目前正聯手制定適應FCEV引入和推廣的可行體系;
2009年戴姆勒、福特、通用、豐田、本田、現代、日產等7家主要的汽車公司簽署了備忘錄,持續開展燃料電池汽車研發,計劃2015年開始商業化推廣10萬輛燃料電池汽車;
2011年包括豐田、本田、尼桑三大汽車廠商在內的日本13家汽車和能源企業共同簽訂備忘錄,決定到2015年在東京、大阪、名古屋和福岡四大都市圈的市區和高速公路上建立100座加氫站,并通過完善設計、改善生產技術等方法大幅降低燃料電池汽車生產成本,培育燃料電池汽車市場。
2012年6月德國聯邦交通部和戴姆勒、林德氣體、空氣產品公司、道達爾簽訂協議,2015年前提供2000萬歐元用于建設50個加氫站,以滿足燃料電池汽車的初步需求;
2012年8月美國加州發布燃料汽車商業化路線圖,為了在2015-2017年實現燃料汽車的商業化,在2015年之前建設68個加氫站以滿足10000~30000輛燃料電池汽車需求;
家用Micro-CHP燃料電池市場商業化起步
微型熱電聯產系統主要有4種技術:內燃機、斯特林發動機、蒸汽機和燃料電池系統,其中燃料電池系統主要是SOFC和PEMFC;Micro-CHP燃料電池將千瓦級天然氣制氫、燃料電池發電及余熱利用有機結合在一起,將一部分天然氣的高品質化學能通過氫氣轉化為電能,其余低品位的能量用于采暖及生活熱水供應,可有效提高系統的能量利用程度,發電效率達到40%-50%,綜合熱效率達到90%;Micro-CHP燃料電池系統主要包括天然氣制氫和PEM燃料電池發電系統兩個子系統。天然氣經過脫硫處理進入重整反應器,和水蒸氣混合經過水氣變化單元使得合成氣中的CO含量降低到1%以下,再經過CO優先氧化或膜分離單元生成高純度的氫氣,最后進入燃料電池發電,產生的電流經過DC-AC轉后外供。系統尾氣進入尾氣燃燒器,燃燒產生的熱量用于向重整反應器供熱及生產熱水;
目前家用Micro-CHP(微型熱電聯產)燃料電池市場主要集中在亞洲市場,特別是日本,1臺額定發電功率1kW的ENE-FARM大體可以滿足普通日本家庭60%的電力需求及80%的熱水需求;日本在2002年開始啟動家用燃料電池示范計劃,2005年開始補助系統裝置費用,在累計了多年示范應用經驗后,2009年初以ENE-Farm名稱正式宣布家用燃料電池進入商業化階段。
2009年日本東京燃氣、大阪燃氣、東邦燃氣、西部燃氣、新日本石油及Astomos能源6家公司發表聯合宣言,宣稱在全球率先普及2009年度開始銷售的家用燃料電池“ENE-FARM”,目標到2015年ENE-FARM年銷售量達到50000臺。
2012年9月,歐盟設立Ene field項目,計劃投資5300萬歐元,在歐盟12個國家安裝1000臺Micro-CHP 燃料電池熱電聯產系統;經濟性是普及的關鍵,目前售價200萬日元:過去幾年燃料電池系統價格雖然經歷了較大幅度的下滑,但是包含補貼在內的價格基本維持在200萬元日用元左右,加上施工費用的價格約為250萬日元。而使燃氣機的熱電聯產系統ECOWILL的售價僅為80萬左右,2013年4月松下推出新型燃料電池Micro-CHP,售價降至199.5萬日元,各大廠商計劃到2015年燃料電池Micro-CHP系統的價格能夠降低到70-80萬日元;
固定式燃料電池電站——數據中心成為主要試驗場
根據Fuel Cell Today的統計數據,2012年大型固定式燃料電池電站的安裝量約為128MW,大型的燃料電池電站應用主要集中在美國和韓國,IT數據中心由于高能耗成為媒體炮轟的對象,因此IT企業數據中心成為主要的應用場所;北美燃料電池電站主要的供應商包括Bloom Energy(SOFC),UTC Power(PAFC)和FuelCellEnergy(MCFC),目前Bloom Energy推出的200KW SOFC燃料電池系統售價約80萬美元,按照北美的電價和燃氣價格計算,投資的成本回收期約為8.6年;2012年Apple提交計劃將位于北卡州的數據中心燃料電池廠規模擴大一倍至10MW;Ebay猶他州Quicksilver數據中心建設6MW燃料電池電站,計劃于2013年2季度投入運行;AT&T在加州和科涅狄克州28個通訊設施中安裝了17.1MW燃料電池;韓國開始接受燃料電池作為大型電站,2011年當時全球最大的燃料電池電站在大邱運行,裝有4個2.8MW DFC3000燃料電池發電機組,裝機容量11.2W;POSCO計劃在2013年建設一個60MW的MCFC燃料電池電站,同時首爾市政府表示將在2014年前新建29個燃料電池電站,總裝機量達到230MW;
燃料電池產業鏈
燃料電池系統組成
單獨的燃料電池堆并不能發電,必須和燃料供給與循環系統(包括碳氫化合物轉化的重整器)、氧化劑供給系統、水/熱管理系統和使上述系統協調工作的控制系統組成燃料電池發電系統;數據顯示,SOFC燃料電池系統的成本主要包含電站輔機、燃料電池組、熱交換系統、重整器、電力電子和組裝等,其中電站輔機占比成本的46%、燃料電池組占比成本的17%、熱交換系統和重整器約各占系統成本的12%;天然氣重整器:電站和家用燃料電池一般采用天然氣作為燃料,需要將天然氣重整制氫后參與反應。天然氣主要成分是CH4,并含有硫化物,重整反應一般包含脫硫處理、催化燃燒、蒸汽重整、CO選擇性催化氧化等;熱交換器:質子交換膜燃料電池的工作溫度為80-100℃,而用于SOFC和MCFC燃料電池的工作溫度高達500-1000℃,因此需要配置熱交換器實現散熱或熱電聯產;儲氫罐:對于車用燃料電池系統,除了燃料電池組件以外還必須配備儲氫系統,交通工具要求儲氫能力必須達到6.5wt%(重量百分比),為了減小儲氫罐體積,方法是高壓氣態存儲,70MPa高壓儲氫是國內外氫能儲存的發展目標和研究重點,主要為由碳纖維復合材料組成的新型輕質耐壓儲氫容器,為了達到500公里的一次續航里程,采用70Mpa的儲氫壓力,其儲氫系統要有125kg,體積要達到260L,目前的價格高達3萬元;
國內燃料電池相關企業
新源動力成立于2001年,由中科院大連化學物理研究所等單位發起設立,主要從事質子交換膜燃料電池及組件的研制生產,被國家相關部委授予“燃料電池及氫源技術國家工程研究中心”,是目前國內燃料電池領域規模最大的企業,2007 年由新源動力提供燃料電池發動機的首輛 “PASSAT-領馭燃料電池轎車”研制成功,2010年公司為世博燃料電池車提供燃料電池堆,A股相關標的包括上汽集團、長城電工、南都電源、新大洲;
上海神力科技有限公司成立于1998年,主要從事質子交換膜燃料電池和釩電池的研發和生產,2010年公司作為世博會燃料電池汽車中的燃料電池發動機的主要供應商之一,共為30輛轎車,1輛客車提供了燃料電池發動機動力系統,A股相關標的為江蘇陽光、復新醫藥、東岳集團2007年在香港上市,是中國氟硅行業龍頭企業,公司堅持科技創新,在新環保、新材料、新能源等領域掌控了大量自主知識產權,在新型環保制冷劑、氟硅材料、氯堿離子膜等方面打破了多項國外技術壟斷,實現了國產化替代。2008年東岳集團公司承擔863項目“燃料電池高溫質子交換膜制備”課題,根據同濟大學的測試數據,東岳集團的中溫質子交換膜品質已經接近杜邦的Nafion112膜。
2025-05-26 12:52
2025-05-26 09:00
2025-05-22 15:01
2025-05-21 20:49
2025-05-21 13:31
2025-05-18 16:04
2025-05-17 11:32
2025-05-15 19:02
2025-05-12 08:39
2025-05-12 08:33