碳達(dá)峰、碳中和“雙碳”目標(biāo)，成為2021年高頻詞匯。相較于起步較早的發(fā)達(dá)國家，我國要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，時(shí)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(jī)遇。“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，從前端制氫到關(guān)鍵技術(shù)，從終端應(yīng)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(yùn)營成本，探索商業(yè)應(yīng)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(huì)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(biāo)下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)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(dá)峰、碳中和'雙碳’目標(biāo)的確定，氫能已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)氣候變化、建立脫碳社會(huì)的重要能源之一。當(dāng)前歐美日韓等發(fā)達(dá)國家在紛紛制定氫能路線圖，加快推進(jìn)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(shí)施碳達(dá)峰、碳中和'雙碳’目標(biāo)，為全球應(yīng)對(duì)氣候變化做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，應(yīng)該成為我國新時(shí)期新能源戰(zhàn)略布局的一個(gè)重要舉措。”
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)理事長 黃建忠
當(dāng)前，產(chǎn)業(yè)面臨哪些機(jī)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(biāo)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(jī)遇》主題發(fā)言，總結(jié)了四點(diǎn)。
一、氫燃料電池具有廣泛的應(yīng)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(dòng)示范將極大地加速氫燃料電池的自主化和商業(yè)化進(jìn)程。
二、氫燃料電池大規(guī)模商業(yè)化目前仍然面臨著嚴(yán)峻的成本挑戰(zhàn)，而規(guī)?；瓦M(jìn)一步的技術(shù)進(jìn)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(dǎo)向的政、產(chǎn)、學(xué)、研、用的緊密合作是促進(jìn)氫燃料電池持續(xù)技術(shù)進(jìn)步的最佳途徑;氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈多層級(jí)工程化驗(yàn)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(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要途經(jīng)之一，已成為許多經(jīng)濟(jì)體碳中和投資計(jì)劃的核心要素。氫能與風(fēng)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(jiān)分析，在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的不同階段，氫能是在各種節(jié)能化技術(shù)里的決項(xiàng)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(chǔ)運(yùn)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)與目前的電力行業(yè)相比有較大的差距。”劉堅(jiān)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(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)存在較多的短板;綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，需要工藝流程、整體的工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化與創(chuàng)新。同時(shí)，他建議完善電解水制氫、儲(chǔ)氫標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系。
在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面，中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)燃料電池與氫能產(chǎn)業(yè)專委會(huì)副秘書長楊清雨介紹，推動(dòng)行業(yè)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，氫燃料標(biāo)準(zhǔn)體系有待進(jìn)一步完善，包括燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)要求方面的標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵元器部件的技術(shù)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以及綠色制造及雙碳方面的標(biāo)準(zhǔn)等。
中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)燃料電池與氫能產(chǎn)業(yè)專委會(huì)副秘書長楊清雨
商業(yè)化探索策略多樣化
面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?這是業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域思考和實(shí)踐的問題。
“結(jié)合我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)燃料電池重型載貨車會(huì)在未來 5-10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)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(qiáng)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(jí)的重要發(fā)展方向，其大規(guī)模的市場應(yīng)用能夠?yàn)槲覈档褪拖?、減少污染物排放等工作提供強(qiáng)力支撐。
廣東國鴻氫能科技有限公司副總經(jīng)理 燕希強(qiáng)
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(dòng)自行車等商業(yè)化路徑探索?？偨?jīng)理施濤認(rèn)為：“非車輛應(yīng)用跨度大、應(yīng)用場景多，通用性或工具類的產(chǎn)品市場規(guī)模大，對(duì)成本敏感性較高。”他從市場容量、應(yīng)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(yīng)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(jià)值，如叉車提升運(yùn)作效率，電動(dòng)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(dòng)力航空的實(shí)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(shí)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(dòng)力航空目標(biāo)。2)III型碳纖維無人機(jī)氣瓶達(dá)7%左右，IV型氣瓶更有儲(chǔ)氫優(yōu)勢，能達(dá)10%以上。 3)液氫具有更高的儲(chǔ)氫比，伴隨液氫動(dòng)力發(fā)展，會(huì)有新型燃料電池、電機(jī)和新型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)。
企業(yè)“求變”新特點(diǎn)
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(duì)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(dòng)力股份有限公司在持續(xù)探索中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了四個(gè)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(dòng)力要付出100%的努力來做這件事情;客戶端——堅(jiān)持品質(zhì)第一，持續(xù)降本，快速售后服務(wù)響應(yīng);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)?？稍偕茉粗茪洹?/p>
新源動(dòng)力股份有限公司總經(jīng)理助理 李漢斌
風(fēng)氫揚(yáng)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(gè)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(fēng)氫揚(yáng)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(yīng)用。
風(fēng)氫揚(yáng)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(jī)到氫燃料汽車運(yùn)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(jìn)一步突破
當(dāng)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(shí)現(xiàn)“自主化”、快速發(fā)展的基礎(chǔ)。
會(huì)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(fù)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(dòng)化兩個(gè)抓手，實(shí)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(shí)，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(yīng)批量化生產(chǎn)的復(fù)合材料。目前，氫璞一款大功率復(fù)合板電堆的功率密度(堆芯)可達(dá)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)?？萍脊煞萦邢薰局苄l(wèi)江博士提出了針對(duì)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(qiáng)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(jí)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)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(duì)提升其耐久性效果更為直接明顯。
中自環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?周衛(wèi)江博士
中國科學(xué)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(jìn)展。通過采用“大電流”的設(shè)計(jì)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(jìn)一步降低成本。
中國科學(xué)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。
