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能源革命对外开放百家论坛之十八

燃料电池技术和市场

  主要研究方向

  朱威博士在佛罗里达州立大学期间作为核心发明人发明了基于纳米碳材料的燃料电池电极技术,国际权威电化学杂志上发表了4篇高水平学术论文,并获得2项美国专利和多项国际专利。该成果能够有效解决困扰燃料电池商业化发展的成本较高、寿命较短和性能较低的问题。性能寿命达到国际领先水平,达到并超过美国能源部2020年技术目标。

  作为项目主要完成人,朱威具有丰富的科研管理经验,管理中美两地超过20人的研发团队共同合作实现研发目标。完成多项美国科研项目,资助来源包括美国能源部、美国空军实验室等;创立并领导BEI研发部成功将专利技术从实验室原型转化为商业产品。设计全部工艺流程并建立生产流水线实现半自动化规模生产。其产品在国际同类产品中性能领先,引起了各大国际燃料电池汽车厂商极大的关注,曾与多家厂商签订合作协议。

  2016年,朱威博士回国后,创立苏州擎动动力科技有限公司,2016年获评苏州相城区“阳澄湖”科技创业领军人才称号。同年获评苏州市“姑苏人才”科技创业领军人才称号。2017年获评江苏省“双创人才”称号。领导苏州擎动建立燃料电池核心组件膜电极生产线,产品性能达到国内领先水平、国际一流水平,产品得到多家业内重量级客户认可。

核心提示

质子交换膜燃料电池汽车发展历史

  大家已经对电动新能源汽车司空见惯了,但实际上,燃料电池汽车的发明要早于电动新能源汽车。早在1959年,第一辆燃料电池机动车就问世了;1979年,出现了燃料电池高尔夫球车;1994年,燃料电池大巴车出现了。上世纪90年代,锂电池才开始商业化。

  2000年开始,丰田、通用等汽车企业开始做燃料电池汽车。时任美国总统的小布什提出氢能社会、氢能经济的概念,美国开始大力扶持氢燃料电池。真正燃料电池汽车是从2008年开始,丰田、奔驰、尼桑等汽车企业都有燃料电池的原型车出现。丰田Mirai是第一款大规模商业化的燃料电池轿车。

  通过对比市场上主要几款燃料电池汽车,可以发现,燃料电池汽车的续航里程基本可以达到500KM以上,而电池的耐久性可达5000小时以上,相比锂电池汽车是非常大的优势。

核心提示燃料电池乘用车全球销售情况

  2017年底燃料电池乘用车销售总量达到6000辆。丰田、本田、现代三大车企销售主要集中在本国和美国。

  中国燃料电池汽车销售主要集中在商务车领域。

  ●福田燃料欧辉电池客车:2016年北京科委5辆公交车示范运营项目;2016年北京租赁公司100辆订单;2017年促进中国燃料电池商业化发展项目5辆订单。

  ●上汽大通FCV80:2017年上汽大通获得百辆订单。

  ●飞驰燃料电池客车:2015年云浮28辆燃料电池公交车订单,2017年已经投入运营;2017年云浮300辆城市客车订单。

  ●青年燃料电池客车:2016年青年汽车与连云港公共交通集团签约1500辆氢能物流车和轿车,另外与北京大兴兴顺达客车公司签约约2000辆氢燃料客车,这些车辆3年内将陆续投入运营。

  此外,宇通、中通、苏州金龙、东风等车企都推出了燃料电池客车或卡车。朱威在讲座中还详细介绍了2017年中国燃料电池汽车产量状况,以及北京、上海、佛山、中山等部分城市燃料电池汽车的运营情况。

核心提示制氢方式技术特点、成本分析

  1.集中制氢:规模效应,制氢成本较低。

  ●煤重整:工艺成熟,大量用于化工生产,成本最低,适用于煤资源丰富的区域,大致成本为0.6-1元/立方米。

  ●天然气重整:工艺成熟,大量用于炼油业,成本较低,特别是天然气成本大幅下降之后。天然气管道便于运输,大致成本为1.5-2元/立方米。

  ●电解水制氢:成本最高,产品纯度高,用于半导体电子工业。结合清洁能源特别是非连续性的太阳能或风能,可大幅降低成本和解决储能的问题。适用于电价便宜的区域,大致成本为2.3-3.3元/立方米。

  2.分布式(现场)制氢:规模较小,制氢成本较高,节约运输成本。

  ●天然气重整:小型化重整设备成本较高,产量有限。适用于有现成天然气管道的站点。

  ●甲醇重整:和天然气重整类似,甲醇便于运输,但综合效率较低。

  ●电解水:成本高,资源场地要求小。要结合清洁能源降低碳排放。

核心提示三个大众最关心的问题

  1.路线之争:锂离子电动车会不会统一市场?就像LCD淘汰等离子体电视一样。

  答:相比锂电池电动车,氢燃料电池汽车节能减排,客户体验优势更为显著。燃料电池排放少,能量密度更高,可以达到高续航里程,但不会明显增加汽车重量。燃料电池与锂电池是互补关系。

  ●锂电池汽车:短程,轻载乘用车,购置和使用成本低。

  ●燃料电池汽车:长程,重载商用车,续航里程长,综合使用成本低,排放少。

  ●电电混合汽车:既有锂电池功率密度大,又有燃料电池能量密度高的特点,可为客户提供良好的驾驶加速体验,又消除了里程焦虑。各取所长,未来的发展方向。

  2.资源疑虑:燃料电池使用贵金属铂,会不会导致资源不足,铂价飙升?

  答:燃料电池大量使用不会造成铂短缺:

  ●铂大量使用在汽车尾气的三元催化剂中,工业催化剂占总需求的40%以上。

  ●燃料电池汽车大量使用时,每辆车的铂使用量和目前的三元催化剂中铂使用量相当。

  ●铂金易回收,燃料电池中90%以上的铂可以回收。

  ●首饰铂金的需求是弹性的,可调节价格。

  3.安全担忧:使用氢气安不安全?

  答:氢气相关部件放置在车外的配置使得氢气在车外更加容易扩散。并且,为了不让氢气泄露,高压储氢瓶有表层、中层和内层三层结构,分别由玻璃纤维高强度聚合物、强化碳纤维高强度聚合物以及高强度聚合物构成,耐久性、强度等都值得信赖。

 
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