5月23日,2023世界氢能技术大会(WHTC2023)在佛山南海开幕,本次大会是由中国科技协会、中国机械工业联合会、国际氢能协会联合主办的。本次会议的主题是“氢能与双碳战略:从现在到未来”,专注双碳战略下全球氢能领域的最新产品、技术和设备,以及氢能在交通、能源、化工、冶金和建筑领域的应用。
中国科学院院士欧阳明高在会上发表了报告,主题为“绿色氢能研发产业化进展与技术展望”,主要介绍了燃料电池与电解制氢、绿色氢能储运加注、氢系统集成与氢能储存。
欧阳明高院士介绍了我国氢燃料电池系统的研发和商业化。2022年,我国氢燃料电池系统和燃料电池汽车销量非常高,超过了3000辆,累计超过1.3万辆,在全球商用车燃料电池中排名第一。应用场景在最初是单一大客车,逐渐覆盖到全系列的商用车,推出燃料电池汽车的企业共有60多家,燃料电池发动机系统企业共70多家。
在燃料电池和氢能交通方面,欧阳明高院士领导的清华新能源团队从2001年开始在国家新能源汽车重大科技项目中承担燃料电池客车项目,在膜电极、电堆、发动机、动力系统四个层面开展全链研发。目前已全部实现产业化,而且在张家口设有万台燃料电池发电机厂。
现在车用质子交换膜燃料电池集成有了明显的突破,相关产业链已经建立,但是电堆放水平与国外相比,还是仍存在一定的差距。尤其是重卡的膜电极,成本非常高。我们致力于降低成本,从2022年的900元/kW降低到2023年的125元/kW,实现催化剂和质子交换膜的定位,提高催化剂的活性和质量电导率,优化膜电极气体的传输结构,开发高耐久性、高杂质耐受性催化剂。
欧阳明高院士领导的清华新能源团队对三种电解水制氢技术进行了布局,包括固体氧化物电解、质子交换膜电解、碱性电解。目前我国碱性电解在国际上具有优势。通过使用国产PPS膜,电解效率可以达到51%,但通过隔膜和催化剂提高电解水制氢效率可以提高到75%。
在绿氢储运方面,虽然储氢方式多种多样,但新型储氢技术难以突破,成本和能耗是研究突破的重点。从车载角度看,氢储能主体仍采用气瓶,但气瓶成本较高。制造氢储存瓶的关键原料是碳纤维,其成本和性能影响着氢储存瓶的成本和使用性能。到2025年,加上阀门、调节器等储氢瓶的所有成本,有希望每公斤降至3000元。
由于氢气体积能量密度极低,液化困难,其运输成本远远超过石油、天然气等传统燃料,随着规模经济技术进步导致的制氢成本下降,运输成本的比例将继续增加。一般来说,氢气运输路线分为三种:短途小规模气态运输,依靠压缩氢气;长途国际氢交易的主流方式是将氢气转化为氨;长途大流量氢气输送需要管道运输。目前正在考虑建立光储充一体化充电站,高度结合可再生能源利用、储能技术应用和智能充电桩技术应用。
欧阳明高院士表示:“未来,我们将以绿氢制备的商业价值为源头,以多元化、大规模商业化燃料电池示范应用为主导,推动氢能整个产业链的商业化。氢能是一个具有10万亿规模潜力的产业集群,现在地方政府非常重视这个行业,技术建设平台,现在平台,场景定义产品,产品,现在是时候创造价值了。”