碳達峰、碳中和“雙碳”目標，成為2021年高頻詞匯。相較于起步較早的發(fā)達國家，我國要實現(xiàn)“雙碳”目標，時間緊，任務(wù)重。在此背景下，氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展機遇。“牽一發(fā)而動全身”，從前端制氫到關(guān)鍵技術(shù)，從終端應用場景到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，氫能與燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈較長、覆蓋面廣。隨著近幾年的快速發(fā)展，各行業(yè)在打通產(chǎn)業(yè)鏈條、掌握關(guān)鍵技術(shù)，降低運營成本，探索商業(yè)應用模式等諸多課題上作出努力。站在關(guān)鍵期和窗口期，產(chǎn)業(yè)將發(fā)生哪些新變化?
2021年12月27日下午，第三屆氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)論壇于佛山舉行。會上，行業(yè)專家和企業(yè)代表展開討論，思想碰撞，共議氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新之路。
“雙碳”目標下的機遇與挑戰(zhàn)
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會理事長黃建忠在致辭中明確指出發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的重要意義：“隨著我國碳達峰、碳中和'雙碳’目標的確定，氫能已經(jīng)成為應對氣候變化、建立脫碳社會的重要能源之一。當前歐美日韓等發(fā)達國家在紛紛制定氫能路線圖，加快推進氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化布局。我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，加快實施碳達峰、碳中和'雙碳’目標，為全球應對氣候變化做出我們應有的貢獻。大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，應該成為我國新時期新能源戰(zhàn)略布局的一個重要舉措。”
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會理事長 黃建忠
當前，產(chǎn)業(yè)面臨哪些機遇與挑戰(zhàn)?加拿大國家工程院院士葉思宇博士作了《雙碳目標下燃料電池關(guān)鍵材料創(chuàng)新研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)和機遇》主題發(fā)言，總結(jié)了四點。
一、氫燃料電池具有廣泛的應用前景，目前正處于大規(guī)模商業(yè)化的初期。國家首批燃料電池示范城市群正式啟動示范將極大地加速氫燃料電池的自主化和商業(yè)化進程。
二、氫燃料電池大規(guī)模商業(yè)化目前仍然面臨著嚴峻的成本挑戰(zhàn)，而規(guī)模化和進一步的技術(shù)進步以及全產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展將帶來成本的迅速下降。
三、產(chǎn)業(yè)化導向的政、產(chǎn)、學、研、用的緊密合作是促進氫燃料電池持續(xù)技術(shù)進步的最佳途徑;氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈多層級工程化驗證過程的密切配合是我國研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的巨大優(yōu)勢。
四、氫能是實現(xiàn)雙碳目標的重要途經(jīng)之一，已成為許多經(jīng)濟體碳中和投資計劃的核心要素。氫能與風能、太陽能等可再生能源一起，構(gòu)成完整的綠色能源系統(tǒng)。
加拿大國家工程院院士 葉思宇
國家發(fā)改委能源研究所副研究員劉堅分析，在實現(xiàn)雙碳目標的不同階段，氫能是在各種節(jié)能化技術(shù)里的決項之一，特別在中后期其戰(zhàn)略意義非常重大。從技術(shù)層面來講，綠氫在發(fā)展后期具有較大優(yōu)勢，是合理優(yōu)化我國能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型成本的方案之一。
“氫能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、儲運、消費等環(huán)節(jié)與目前的電力行業(yè)相比有較大的差距。”劉堅指出，氫能產(chǎn)業(yè)鏈目前存在的挑戰(zhàn)包括，綠氫生產(chǎn)成本較高;儲運環(huán)節(jié)存在較多的短板;綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應用，需要工藝流程、整體的工藝設(shè)計的優(yōu)化與創(chuàng)新。同時，他建議完善電解水制氫、儲氫標準技術(shù)體系。
在標準體系建設(shè)方面，中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會燃料電池與氫能產(chǎn)業(yè)專委會副秘書長楊清雨介紹，推動行業(yè)雙碳目標的實現(xiàn)，氫燃料標準體系有待進一步完善，包括燃料電池應用領(lǐng)域技術(shù)要求方面的標準、關(guān)鍵元器部件的技術(shù)及產(chǎn)品標準，以及綠色制造及雙碳方面的標準等。
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會燃料電池與氫能產(chǎn)業(yè)專委會副秘書長楊清雨
商業(yè)化探索策略多樣化
面對機遇與挑戰(zhàn)，如何實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?這是業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域思考和實踐的問題。
“結(jié)合我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，預計燃料電池重型載貨車會在未來 5-10年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化運營，逐步替代傳統(tǒng)燃油車市場。”廣東國鴻氫能科技有限公司副總經(jīng)理燕希強表示，燃料電池重型載貨車具備節(jié)能環(huán)保、續(xù)駛里程長、使用便捷等優(yōu)勢，是我國商用車轉(zhuǎn)型升級的重要發(fā)展方向，其大規(guī)模的市場應用能夠為我國降低石油消耗、減少污染物排放等工作提供強力支撐。
廣東國鴻氫能科技有限公司副總經(jīng)理 燕希強
除道路車輛領(lǐng)域外，佛山攀業(yè)氫能源科技有限公司選擇了船舶、叉車、電動自行車等商業(yè)化路徑探索。總經(jīng)理施濤認為：“非車輛應用跨度大、應用場景多，通用性或工具類的產(chǎn)品市場規(guī)模大，對成本敏感性較高。”他從市場容量、應用領(lǐng)域、性能優(yōu)勢等方面，全面解釋了氫能與燃料電池在上述領(lǐng)域應用的前景及挑戰(zhàn)，并提出企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品必須有價值，如叉車提升運作效率，電動自行車真正解決用戶在不同工況下滿足最后一公里的出行需求。
佛山攀業(yè)氫能源科技有限公司總經(jīng)理 施濤
浙江氫航科技有限公司總經(jīng)理劉海力帶來了“氫動力航空的實踐和未來”。他分析，相較鋰電池，氫燃料電池具有能量密度高、壽命長、單位航時成本低等優(yōu)勢。未來，他判斷，1)通過膜電極性能提升和渦輪增壓的高溫燃料電池(HTPEM)技術(shù)，功率密度可超過1500W/kg，高于歐洲氫動力航空目標。2)III型碳纖維無人機氣瓶達7%左右，IV型氣瓶更有儲氫優(yōu)勢，能達10%以上。 3)液氫具有更高的儲氫比，伴隨液氫動力發(fā)展，會有新型燃料電池、電機和新型噴氣發(fā)動機出現(xiàn)。
企業(yè)“求變”新特點
隨著近幾年的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，業(yè)內(nèi)最活躍的燃料電池企業(yè)也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這將對氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)格局帶來新的變化。
作為成立二十周年的“老兵”，新源動力股份有限公司在持續(xù)探索中總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)了四個變化。總經(jīng)理助理李漢斌表示這也是公司未來努力的方向。具體來看，產(chǎn)品端——產(chǎn)品迭代速度加快，產(chǎn)品可靠性、耐久性是生命，新源動力要付出100%的努力來做這件事情;客戶端——堅持品質(zhì)第一，持續(xù)降本，快速售后服務(wù)響應;產(chǎn)業(yè)端——產(chǎn)業(yè)鏈需要同心協(xié)力，共建氫能生態(tài)圈;能源端——先期用低成本的副產(chǎn)氫，后期可考慮大規(guī)模可再生能源制氫。
新源動力股份有限公司總經(jīng)理助理 李漢斌
風氫揚氫能(上海)有限公司總經(jīng)理劉軍瑞在探索中發(fā)現(xiàn)：“一個好的燃料電池系統(tǒng)企業(yè)不光懂電堆、懂系統(tǒng)，還要懂整車、懂客戶。”基于此，風氫揚氫能提供“全棧式”系統(tǒng)解決方案，并全面布局核心產(chǎn)品，覆蓋3kW-300kW全功率、多場景的應用。
風氫揚氫能(上海)有限公司總經(jīng)理 劉軍瑞
此外，上海澤氫能源科技有限公司創(chuàng)始人趙璇介紹，從氫能無人機到氫燃料汽車運營的身份轉(zhuǎn)變，目前公司正在聯(lián)合生態(tài)合作伙伴，構(gòu)建基于“數(shù)字氫能”的氫能源生態(tài)創(chuàng)新的營銷商業(yè)模式，創(chuàng)造市場有效需求。
上海澤氫能源科技有限公司創(chuàng)始人 趙璇
關(guān)鍵技術(shù)進一步突破
當然，變化的過程中，不變的是“掌握關(guān)鍵技術(shù)”的鐵律，這是產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“自主化”、快速發(fā)展的基礎(chǔ)。
會上，北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司研發(fā)總監(jiān)朱俊娥分享了大功率模壓復合板電堆技術(shù)研究成果。氫璞通過關(guān)鍵材料國產(chǎn)化、生產(chǎn)工藝自動化兩個抓手，實現(xiàn)了材料、極板、極板的密封、電堆的封裝、測試等各環(huán)節(jié)的自主化。同時，通過材料配方的調(diào)配、基于環(huán)境友好性，公司研發(fā)出適應批量化生產(chǎn)的復合材料。目前，氫璞一款大功率復合板電堆的功率密度(堆芯)可達4.0kW/L。
北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司研發(fā)總監(jiān) 朱俊娥
在催化劑方面，中自環(huán)保科技股份有限公司周衛(wèi)江博士提出了針對鉑基電極催化劑的高電位耐久性的提高策略及方法：從原材料、制備工藝及后處理等方面著手，既要強化和修飾載體材料、采用更有利于批量化生產(chǎn)的工藝技術(shù)，還要在鉑碳初級產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行必要的后處理或功能修飾。在材料方面，采用石墨化程度較高的碳載體材料，并經(jīng)過必要的表面功能化處理后，既可保障鉑基納米粒子的分散度，又能在一定程度上提升催化劑的耐久性。在后處理工藝上，碳載鉑基催化劑的后處理工藝及條件對提升其耐久性效果更為直接明顯。
中自環(huán)保科技股份有限公司 周衛(wèi)江博士
中國科學院廣州能源研究所閆常峰博士分享了PEM水電解制氫技術(shù)研究進展。通過采用“大電流”的設(shè)計方法，中科院廣州能源研究所已在催化劑、膜電極、電堆等方面均取得技術(shù)突破，從而進一步降低成本。
中國科學院廣州能源研究所 閆常峰博士
顯然，氫能與燃料電池技術(shù)在飛速發(fā)展，由此促使產(chǎn)業(yè)躍上新的發(fā)展高度。
