固態(tài)儲氫讓微型車率先爆發(fā)，風(fēng)冷燃料氫能電池應(yīng)用前景如何？
發(fā)布時間：2023-05-18閱讀：387
2023年5月5日至5月8日，第31屆中國國際自行車展覽會在上海新國際博覽中心舉辦，展會以“更安全、更智能、更低碳”為主題，共吸引1200余家企業(yè)參展。其中，一家公司展出的一款創(chuàng)新氫能兩輪車產(chǎn)品，宣告新能源領(lǐng)域的氫能研究正式進(jìn)入氫能應(yīng)用領(lǐng)域。該公司表示該氫電兩輪車搭載了全球領(lǐng)先的固態(tài)儲氫技術(shù)，采用了行業(yè)先進(jìn)的陰極閉式空冷金屬雙極板燃料電池及熱管理系統(tǒng)。鑒于氫能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，從事氫能及燃料電池行業(yè)的公司越來越多，投資者越來越重視相關(guān)公司在該行業(yè)突破的技術(shù)瓶頸以及由此產(chǎn)生的企業(yè)核心競爭力。從萬方數(shù)據(jù)庫中以“封閉式風(fēng)冷氫燃料電池”為核心搜索詞進(jìn)行專利搜索，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)布局了陰極閉式空冷燃料電池的企業(yè)如圖所示，其中排在第一位的正方科技公司已經(jīng)取得了多項此領(lǐng)域的發(fā)明專利。1）相關(guān)專利的公布日期都在近期一兩年內(nèi)，這表明作為氫能行業(yè)主要應(yīng)用場景之一的燃料電池已經(jīng)從水冷電堆系統(tǒng)開始向風(fēng)冷電堆系統(tǒng)擴(kuò)展，一般來說，水冷電堆系統(tǒng)功率大，適用于乘用車和商用車等場景；風(fēng)冷系統(tǒng)功率較小，適用于雙輪車、三輪車、觀光車、無人機(jī)、小功率無人船等系統(tǒng)。2）目前一些知名的氫能燃料電池企業(yè)如捷氫科技等公司并沒有在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行專利布局，這表明傳統(tǒng)水冷燃料電池系統(tǒng)企業(yè)具有固定的發(fā)展慣性，拓展風(fēng)冷燃料電池相關(guān)業(yè)務(wù)并非一蹴而就。我們知道，傳統(tǒng)開放式風(fēng)冷燃料電池系統(tǒng)一般將陰極反應(yīng)氣體的供給和散熱結(jié)合在一起進(jìn)行，這會導(dǎo)致兩個問題：第一個問題是因為散熱所需的風(fēng)量遠(yuǎn)大于陰極反應(yīng)氣體所需的風(fēng)量，從而導(dǎo)致燃料電池的膜電極容易被吹干，不容易在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行，使得電池性能下降并降低氫氣利用率；第二個問題是由于風(fēng)扇靜壓低的原因，一般傳統(tǒng)風(fēng)冷燃料電池系統(tǒng)不會添加導(dǎo)致大壓降的空氣過濾設(shè)備，如果當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量不行，大量未經(jīng)處理的低質(zhì)量空氣直接吹到膜電極表面，這會顯著降低燃料電池系統(tǒng)的壽命。故而，相關(guān)專利表明，封閉式空冷氫能燃料電池系統(tǒng)主要存在如下兩個優(yōu)點(diǎn)。第一個優(yōu)點(diǎn)是電堆散熱和反應(yīng)氣體的供給分開進(jìn)行，這有利于維持燃料電池運(yùn)行時膜電極內(nèi)部的水分，從而使燃料電池性能維持在最佳狀態(tài)，提升燃料利用率。此外，與開放式系統(tǒng)相比，第二個優(yōu)點(diǎn)是閉式系統(tǒng)可以使用制備空氣或氧氣當(dāng)作反應(yīng)氣體供給源，這避免了污染空氣對燃料電池壽命的不利影響。如果閉式風(fēng)冷燃料電池?zé)o法采用制備空氣或氧氣當(dāng)作反應(yīng)氣體供給源，那么其避免污染空氣對燃料電池壽命產(chǎn)生不利影響的優(yōu)點(diǎn)無法實現(xiàn)。總結(jié)來說，閉式風(fēng)冷燃料電池實現(xiàn)的技術(shù)難度不高，無顯著的技術(shù)瓶頸，并且該系統(tǒng)使用當(dāng)?shù)乜諝庾鳛榉磻?yīng)氣體供給源時，還需要仔細(xì)考慮其收益是否大于花費(fèi)的代價。目前，全球范圍內(nèi)均是以化石能源制氫為主，國外天然氣制氫居多，中國煤制氫為主，工業(yè)副產(chǎn)氫也比較充足，而可再生能源制氫均是微乎其微?，F(xiàn)階段氫幾乎都是作為工業(yè)原料而非能源使用。當(dāng)前氫氣的生產(chǎn)與消費(fèi)多是由合成氨、合成甲醇、煉油、煉焦等企業(yè)自產(chǎn)自用。歐盟在2022年6月正式通過了 “REPower EU”，要大幅提高可再生能源裝機(jī)，并在氫能領(lǐng)域?qū)⒆芳油顿Y270億歐元，到2030年要實現(xiàn)可再生制氫產(chǎn)量1000萬噸和進(jìn)口1000萬噸的目標(biāo)（2020年的氫能戰(zhàn)略中只提到生產(chǎn)1000萬噸綠氫），以替代難脫碳工業(yè)和交通部門的化石燃料。同時，區(qū)域內(nèi)主要國家設(shè)定了2030年電解槽安裝容量目標(biāo)，以支持歐盟的戰(zhàn)略，例如，丹麥（4-6GW）、法國（6.5GW）、意大利 （5GW）、德國（5GW）和西班牙（4GW）。在歐盟外，英國也2022年4月發(fā)布計劃，到2030年將國內(nèi)低碳?xì)洚a(chǎn)能目標(biāo)從安裝5GW電解槽提高到10GW。長期以來，中國并沒有專門針對氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的專項政策，對氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的政策支持大都只是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)、開展能源或交通領(lǐng)域的科技創(chuàng)新等宏觀政策的一部分；2018年開始，在各方帶動下，國內(nèi)對氫能和燃料電池的關(guān)注和支持力度明顯加大，尤其是部分地方政府明顯加大了對氫能和燃料電池汽車的支持力度。為積極貫徹“碳達(dá)峰碳中和”的宏偉目標(biāo)，我國加快構(gòu)建氫能體系，推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃及制訂。頂層設(shè)計《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）中》明確：氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。（氫、電、熱能融合）氫能是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。（綠氫，工業(yè)交通等重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用）氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年12月底，我國25個省市及自治區(qū)共公開發(fā)布?xì)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)專項政策276項。按照冷卻方式劃分，燃料電池可以分為水冷燃料電池系統(tǒng)和空冷燃料電池系統(tǒng)。水冷燃料電池系統(tǒng)額定功率更高，結(jié)構(gòu)和控制更加復(fù)雜，但起步更早。盡管目前很多水冷燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)商經(jīng)過多年發(fā)展均推出了各自的電堆系統(tǒng)并成功示范運(yùn)行，但根據(jù)國家重點(diǎn)研發(fā)項目來看，即使是水冷燃料電池系統(tǒng)頭部企業(yè)，在動態(tài)響應(yīng)、實際運(yùn)行狀況的電堆壽命、運(yùn)行穩(wěn)定性、嚴(yán)苛環(huán)境耐受性等方面的實際運(yùn)行表現(xiàn)仍存在很大的進(jìn)步空間，亟需技術(shù)突破以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣運(yùn)用，其中的技術(shù)攻關(guān)細(xì)節(jié)便是相關(guān)企業(yè)的寶貴財富和沉淀價值。滴滴氫能春雨滋潤燃料電池產(chǎn)業(yè)，讓其茁壯成長。在此背景下，燃料電池產(chǎn)業(yè)從運(yùn)用于乘用車、商務(wù)車的大功率水冷電堆系統(tǒng)逐步向無人機(jī)、叉車、自行車等小功率風(fēng)冷電堆系統(tǒng)擴(kuò)展。其中，雙輪車更是以共享的形式進(jìn)行投放，避免了前期高昂的購置成本，毫無疑問，這對緩解人們氫是?；返膫鹘y(tǒng)認(rèn)知，增強(qiáng)氫是能源體系一部分的新認(rèn)知具有重要的作用，由此而產(chǎn)生的巨大市場前景非常有想象力，因而也獲得了資本的青睞。正方科技創(chuàng)立于2005年，是一家以“智能鋰電池模組/鋰電池BMS管理系統(tǒng)整體研發(fā)、智能制造及銷售”的高新技術(shù)企業(yè)。
公司基于新能源電池智能管理系統(tǒng)（BMS)的研發(fā)、設(shè)計、智能制造能力，逐漸形成了以叉車供電系統(tǒng)、無人機(jī)供電系統(tǒng)、新能源儲能系統(tǒng)、電動車供電系統(tǒng)、影視供電系統(tǒng)、氫燃料供電系統(tǒng)為主的六大業(yè)務(wù)板塊。
其中在氫燃料供電系統(tǒng)的研發(fā)，公司已經(jīng)進(jìn)行了多年研發(fā)，并且與大連物理化學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)合作開發(fā)，取得了多項專利。隨著時間的推移，我們相信在氫能源燃料電池領(lǐng)域的研究會越來越深入，并取得進(jìn)一步的研發(fā)成果。![]()
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