東風特種汽車中標500臺!氫動力科技招標600臺!燃料電池重卡大訂單在一周內接連出現,隨著燃料電池重卡在特定運營場景下經濟性顯現,車輛商業化推廣進程進一步加快。開年來燃料電池重卡累計招標量已超3000輛,第一季度燃料電池重卡銷量359輛,占燃料電池重卡總銷量的43.7%,同比增速達81.3%。
“氫”風已來,乘勢而起。借勢上游綠氫行業和政策之風,中國燃料電池汽車行業乘勢而起,一舉成為全球最大市場。近兩年美國、日本等主要國家的燃料電池汽車銷量復合增長率逐年下滑,相反,中國市場復合增長率達102%。截至2023年底,中國燃料電池汽車銷量在全球市場中位列第一,保有量全球第二。中國燃料電池汽車產業已經從技術、產品過渡到商業模式階段,迎來產業化拐點。而如何在產業發展的下半程中持續領跑成為中國市場環境下的重要話題。
車輛全生命周期成本優化是燃料電池汽車行業進入發展加速期的前提。戈爾,美國材料科學公司,以燃料電池汽車中的關鍵零部件——質子交換膜(PEM)作為切入點,從燃料成本、車輛維護成本、購置成本三方面降低車輛全生命周期成本。
在質子交換膜領域,由于制造工藝復雜、技術門檻較高,來自戈爾等少數廠家的質子交換膜產品在國內廠商中仍屬于主導地位。截至目前,戈爾已制造數百萬平方米的PEM,被用于燃料電池汽車超60,000輛,在燃料電池領域占據全球90%的市場份額。高滲透率的市場份額也讓戈爾擁有更強的經驗累積和技術積淀,幫助OEM以更聚焦的方式解決TCO等問題。
戈爾在降低燃料電池商用車TCO成本方面,優先關注燃料成本,其次是車輛維護成本和購置成本。據估算,在“五大燃料電池汽車示范城市群補貼”的政策加持下燃料成本約占整體TCO的30-40%。在其他未被補貼覆蓋的城市中,占比甚至將高達50%。所以如何提高燃料效率是對未來實現燃料電池汽車商業化的關鍵。更具挑戰性的是,在實際商業場景中燃料效率還僅僅是天平的一端,天平的另一端還必須平衡膜厚度、膜耐久性等等實際需求。戈爾獨特的質子交換膜設計技術可以使更薄的質子交換膜大大提高燃料電池效率,同時大幅度提升電堆的使用壽命。以GORE-SELECT®15微米膜為例,相較于競品,戈爾的質子交換膜厚度減少40%,雖然氣體滲透性有所增加,但是質子電阻大大降低(>50%),也就意味著更高的燃料效率, 同時壽命也得到巨大提升(耐久性數據提升超過10倍)。戈爾可以針對不同客戶的需求,在不同的產品特性之間做出最優權衡,幫助客戶實現TCO優化。
其次是維護成本,維護成本在未來可能高于購置成本。戈爾認為,無論是從商用車使用周期、使用頻率、還是使用需求(如持續高功率運行導致的高工作溫度)考慮,商用車的維修成本將明顯高于輕型車輛。并最終超越其本身的購置成本。基于大量實際經驗和行業深耕,戈爾對于燃料電池運行過程中可能發生的失效模式等多種問題有著獨到的見解,目前已形成多套成熟高效的失效模式分析方式如計時安培分析法(CA)、循環伏安法(CV)、電化學阻抗譜(EIS)等,幫助客戶實現系統優化設計,降低其后續的維護成本。
戈爾布局燃料電池高溫電堆 助力燃料電池商用車推廣
隨著燃料電池汽車的進一步推廣,特別是燃料電池重卡市場的增長需求,燃料電池系統更高功率運行帶來的散熱問題成為行業痛點,急需開發出適用于高溫運行的燃料電池電堆。對于核心零部件之一的質子交換膜,客戶也提出了相應的耐高溫要求。目前市場上尚未有實現商業化運行的燃料電池高溫電堆,很多公司多處于研發階段。戈爾一直關注市場需求和客戶痛點,致力于創新產品的開發,適用于高溫電堆的戈爾PEM已經處于研發驗證階段。戈爾認為,目前高溫電堆的開發瓶頸并不在于質子交換膜,關注其他BOP零部件包括密封件等材料的開發驗證也十分重要。根據個別客戶的反饋,戈爾現有主流產品也可以滿足短時間高溫(~100℃)運行。高溫電堆的開發和推廣應用,需要產業鏈的伙伴一起合作,加快材料的測試驗證,并通過系統裝車實際運行來驗證高溫電堆的商業化可行性。
未來專注燃料電池和水電解等多領域應用
在過去幾年里,燃料電池技術已經得到巨大的發展和推廣,特別是在重型商用車領域優勢明顯,基于香橙會研究院調研數據測算,目前燃料電池重卡在擁有廉價豐富氫源和大量貨物運輸需求的鋼鐵、焦化等特定場景下,即便沒有政府補貼,也可以在全生命周期獲得盈利。相關行業人士預測,到2027年燃料電池汽車TCO成本將與燃油車持平。
2023年氫能重卡占燃料電池汽車的比重高達63%,燃料電池重卡成為氫能交通領域應用的重要突破口。戈爾在未來也將持續重點關注重型商用車領域的發展,助力客戶實現更好的商業化推廣。同時,隨著整個氫能生態鏈的完善,戈爾也會逐步拓展到更多的應用領域,比如固定式發電應用,電解水制氫領域等。2023年3月,戈爾與松下合作開發使用純氫燃料電池發電機發電的RE100解決方案,松下已開發出純氫燃料電池系統,其中GORE-SELECT®PEM是電堆核心所在,并安裝在松下H2 KIBOU FIELD設施中,該設施是全球首個以在示范工廠所消耗的全部電力100%來自可再生能源的設施。
隨著上游綠氫項目的爆發,電解水制氫用的PEM需求增長迅猛。戈爾也根據市場需求于2023年正式推出了行業最薄的80微米電解水制氫用的質子交換膜,目前已經得到很多頭部客戶良好的反饋。
責任編輯: 李穎