制約燃料電池商業(yè)化發(fā)展的影響因素解析

在動力電池行業(yè)獲得難得機(jī)遇時，燃料電池也迎來快速發(fā)展。相較于鋰電池，燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高、使用壽命長、維護(hù)工作量少以及能連續(xù)大功率供電等優(yōu)點(diǎn)。不過，由于種種制約，燃料電池產(chǎn)業(yè)還處于商業(yè)化導(dǎo)入期，距離大規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)長的一段距離。

燃料電池發(fā)展勢頭向好

燃料電池的研究與發(fā)展，為便攜式電子設(shè)備帶來一場深刻的革命，并且還會波及到汽車業(yè)、住宅以及社會各方面的集中供電系統(tǒng)。它將把人們由集中供電帶進(jìn)分散供電的新時代。因為太陽能供電雖然能替代部分能源，但它受天氣與氣候的制約，核能利用又存在安全問題。而燃料電池供電，沒有二氧化碳的排放，解決了火力發(fā)電使全球環(huán)境污染的問題，是純正的綠色清潔能源。隨著燃料電池關(guān)鍵技術(shù)瓶頸得以解決，以及新技術(shù)開發(fā)研究和商業(yè)化運(yùn)作，燃料電池技術(shù)必將迎來廣闊的發(fā)展前景。

數(shù)據(jù)顯示，2010-2015年，全球燃料電池累計出貨量約為28.99萬套，年復(fù)合增長率達(dá)到32%。2015年燃料電池出貨量約為7.15萬套，同比增長12.42%。

2010-2015年燃料電池系統(tǒng)出貨量（單位：千套）

出貨容量方面，2010-2015年，全球燃料電池累計出貨系統(tǒng)容量約為1110.7MW，年復(fù)合增長率達(dá)到30%。2015年燃料電池出貨系統(tǒng)容量約為342.7MW，同比增長84.84%?？梢婋S著燃料電池技術(shù)的逐漸成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的多元化，燃料電池單個電堆容量正在快速增長。

2010-2015年燃料電池系統(tǒng)出貨容量（單位：MW）

燃料電池發(fā)展的制約因素

首先，高成本是制約燃料電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。燃料電池成本中占比最高的是燃料電池組，其次是氫燃料罐和電池配件。如果未來要實現(xiàn)燃料電池商業(yè)化，并與內(nèi)燃機(jī)汽車進(jìn)行競爭，那么燃料電池組的成本必須下降，其中主要涉及關(guān)鍵部件的成本，包括：鉑催化劑、電解質(zhì)膜、雙極板、氫燃料罐和電池配件。

制約燃料電池產(chǎn)業(yè)化成本因素

其次，燃料電池的類型有很多，其中氫能燃料電池研發(fā)的首要問題，就是解決氫氣來源，也就是如何廉價制氫。傳統(tǒng)工業(yè)制氫的方法以化石材料制氫、電解水制氫為主。而隨著對大規(guī)模制氫需求的提高，生物制氫、熱化學(xué)制氫和太陽光催化光解制氫等方法也獲得廣泛應(yīng)用。從成本角度來看，在燃料電池推廣初期，應(yīng)以分散式制氫為主，可進(jìn)一步控制成本，且使用便利。但隨著未來燃料電池規(guī)?；l(fā)展之后，集中制氫的成本和環(huán)保優(yōu)勢將會進(jìn)一步突出。

再次，燃料電池汽車的推廣，其中最主要的制約因素是配套設(shè)施的缺失，即加氫站的覆蓋率過小，而其高昂的建設(shè)成本也使得加氫站的建設(shè)只能作為試驗性經(jīng)營。中國目前擁有4座加氫站，都處于示范狀態(tài)，尚未進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以滿足燃料電池產(chǎn)業(yè)化推廣的要求。

最后，儲藏與安全問題。通常氫氣以3種形態(tài)存儲和運(yùn)輸：高壓氣態(tài)、液態(tài)和氫化物狀態(tài)。短期內(nèi)，高壓罐儲氫仍是主要?dú)錃鈨Υ孢\(yùn)輸手段。但從長期來看，更需要具備高儲氫容量、高安全性、吸/放氫速率快、長壽命和低成本的儲氫材料。因此，輕質(zhì)儲氫材料、有機(jī)液態(tài)儲氫材料等低壓或常壓儲氫材料將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)。