氢价若跌破30元/公斤 燃料电池车或可“井喷”

近日，在2024全球能源转型大会上，中国工程院院士衣宝廉表示，燃料电池车的产业化是氢能应用的突破口，当加氢站加的氢可降至每公斤30元以下，氢燃料电池车方可与燃油车竞争。

“双碳”目标是当前推动经济社会发展全面绿色转型的重要抓手，大力发展可再生能源，利用可再生能源电解水制备绿氢，不仅可以实现储能和可再生能源的再分配，还可实现难于脱碳领域如交通，冶金、建筑等领域的脱碳。

燃料电池基于电化学原理发电，核心为电解质膜、催化剂与双极板。其发电系统整合电堆、氢气、空气供给及水、电管理系统。应用于汽车上，用氢瓶替代油箱，燃料电池发动机替代内燃机，实现零排放，产物仅产水。燃料电池作为大电流低电压设备，要与二次电池混合来驱动电机，适用于大功率长续航车型。

燃料电池能量高，可达0.5-1.0KWH/Kg，非常适合重载车。且电堆与氢罐是分开的，提高了发动机的安全性，不会产生燃烧和爆炸。在极寒条件下，氢燃料电池车续航里程不打折扣，且废热可为车供暖。驾驶过程中，氢燃料电池车的续驶里程，加氢时间，驾驶舒适性均均可与燃油车比肩。

燃料电池车的优点众多，为何尚未实现产业化，只能靠政府补贴或奖励进行示范运行？衣宝廉表示，想要实现产业化，必须降低燃料电池发动机成本、氢源成本以及加氢站建设费用。

当前，燃料电池发动机贵导致整车售价是燃油车的2倍，是锂离子电池车的1.5倍。同时，加氢站的建设费用也高达1200~1500万元，是加油站和充电站的好几倍。绿氢制备和储运费用高，燃料电池车的运行费用也远高于燃油车，在加氢站的加氢费用每公斤高达60~70元，只有降到30元以下才能与燃油车竞争。
 

衣宝廉表示，燃料电池要想降低费用，首先是要降低电堆的费用，削减电堆成本可以通过提升电堆比功率并减少材料用量来实现；其次，需攻克技术瓶颈，实现关键材料（如电催化剂、质子交换膜、双极板等）及部件（如空压机）的规模化生产；最后，根据工况和电堆最优运行条件制定控制策略，确保电池系统满足用户需求。

针对燃料电池性能提升，需降低其极化曲线中的化学、欧姆及能差损失。这要求研发高效电催化剂减少化学损失，采用超薄增强质子交换膜降低欧姆损失，并优化流场与电极结构，提升氧传输效率，减少能差损失。

据美国能源部预测，规模化生产将使成本降低超50%。随着关键材料和部件的量产，预计到2025年电堆成本将降至千元以下。同时，提升电堆工作电流密度至每平方3-4安培，将使输出功率翻倍，成本再降50%，预计届时电堆成本可达300-500元，整个发动机系统每千瓦成本约千元。

此外，还需改进电堆组装工艺，提升一致性，确保在高电流密度下稳定运行，从而提高比功率，降低成本。最后，基于基础研究成果，优化电子系统与控制策略，提升其在复杂工况下的可靠性与耐久性，是燃料电池技术持续进步的关键。

获得氢源有三种方式，可再生能源电解水制氢，化学工业的副产氢，以及用生物质来做氢。

衣宝廉表示，在沿海城市，可用海上风电制氢，建氢气输送管道输送到中心加氢站的方式。若将西北、西南地区的可再生能源电解水输送到中部地区，就有了氢长距离输送问题，氢储运是现在最难克服的难点。“从长远角度来看，可以运用管道运输或者把氢变为氨以及合成甲醇。当前更好的一种方式是把氢加到天然气管网当中输送，在天然气管网中的氢气大于5%的时候，可以在用氢的时候采用膜分离把氢分离出来，如果低于5%，可以抽出等液值的天然气重整制氢，这样可以降低氢的成本。”

近期规划可以聚焦于高效利用副产氢资源，通过净化处理直接应用于相关领域。同时，加速推进抗毒氢氧化电催化剂的研发与产业化进程，旨在实现低成本副产氢的直接转化利用。对于缺乏副产氢资源的地区，可积极探索并实践天然气、煤层气等资源的裂解技术，以生产绿色氢气及碳材料，从而为燃料电池汽车提供清洁、可持续的能源供应。

降低加氢站建设成本的关键在于优化关键设备的采购与配置，主要包括氢气压缩机、储氢罐以及加氢站其他基础设施的投资。当前，中国在加氢站建设上已取得了显著成就，全国范围内已建成417座加氢站，数量位居世界首位。加氢站能够盈利关键在于提升其运营效率，当加氢站每日能稳定供应并加注500至600公斤的氢气时，其运营成本将得到有效覆盖，进而步入盈利阶段。衣宝廉表示，燃料电池轿车要真正走入千家万户，必须待氢源成本及燃料电池车售价降至与燃油车相当的水平，同时实现氢能高速公路网络的全面覆盖以及市内加氢站的基本普及。

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