鉅大LARGE | 點擊量：563次 | 2022年09月28日
燃料動力電池產業的發展趨勢
近年來，全球經濟發展迅速，對能源的需求越來越大。伴隨著經濟的發展，環境問題顯得越來越突出，急需尋找到一種可以代替能源又環境污染小的經濟發展方式。燃料電池行業便應運而生，早在50世紀年代50年代初，熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）由于其可以作為大規模民用發電裝置的前景而引起了世界范圍的重視。其它種類的電池也在不斷研發和創新中進步。
燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高；另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料；同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。
根據電解質的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、和質子交換膜燃料電池（PEMFC）五種。
燃料電池具有發電效率高、環境污染小、比能量高、噪音低、燃料范圍廣、可靠性高等優點。隨著各國國家政策的推進以及環保的要求，燃料電池在新能源汽車領域得到不斷應用。
燃料電池市場
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2012-2017年從銷量來看，全球燃料電池增長快速，從4.6萬套增長到7.3萬套，2017年同比增長為15.87%。累計出貨37.3萬套，年復合增長率為10%。隨著成本的下降以及技術的突破，預計2019-2025全球燃料電池銷量將會快速增長。
從出貨量來看，2012-2017年累計出貨量為2511MW，年復合增長率為32%。
發展趨勢
根據國際氫能源委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》，預計到2050年，氫能源需求將是目前的10倍。預計到2030年，全球燃料電池乘用車將達到1，000萬輛至1，500萬輛。由于市場潛力大，大企業加大研發，一些國家也加大支持力度，力圖通過發展氫能解決來能源安全，并掌握國際能源領域的制高點。目前氫能在日、美、歐發展迅速，在制氫、儲氫、加氫等環節出現了很多創新點，燃料電池技術也獲得新突破。
一、制氫：可再生能源制氫項目增多，電網協同效應得到重視
制氫的過程也要消耗能源，這也是氫能受到一些詬病的根源所在。破解此問題的一個重要方法是用可再生能源制氫，尤其是將本來棄掉的風電、太陽能發電轉化為氫最為經濟。
《BP世界能源展望（2017年版）》預計，到2035年可再生能源的增長將翻兩番，發電量增量的三分之一將源自可再生能源。利用可再生能源制取氫氣開始備受關注，可再生能源制氫研究成果及示范項目也在不斷涌現。
豐田提出了從生物和農業廢料中制氫的技術路線。豐田將在美國長灘港建造兆瓦級可再生能源加氫站“Tri-Gen”，該設施從生物和農業廢料中制氫，可提供約2350kW的電力和每天1200kg氫氣，可滿足2350個家庭和1500輛燃料電池汽車的日常使用。
德國推出的powertogas項目即收集用電低谷時可再生能源的剩余電力通過電解水的方式制造氫氣，再將生成的氫氣注入當地的天然氣管道中進行能源的儲存。隨著此類項目的增多，電網的協同效應逐步得到驗證。
二、儲氫：液氫儲運或將成為發展重點
現階段液氫儲運逐漸成為研發重點，日、美、德等國已將液氫的運輸成本降低到高壓氫氣的八分之一左右。日本已經將液氫供應鏈體系的發展作為解決大規模氫能應用的前提條件，基本思路是以澳大利亞的褐煤為原料生產氫氣，再通過碳捕捉實現去碳化，然后通過船舶運回日本使用。為了支撐液氫供應鏈體系的發展，解決液氫儲運方面的關鍵性技術難題，企業積極地投入研發，推出的產品大多已經進入實際檢驗階段，如巖谷產業開發的大型液氫儲運罐，通過真空排氣設計保證了儲運罐高強度的同時實現了高阻熱性。
目前，液氫加氫站開始亮相國際舞臺，已遍布日本、美國及法國市場，目前全球近400座加氫站中，有三分之一以上為液氫加氫站。在日本，巖谷產業公司已經成功建立了16座液氫加氫站，美國液氫加氫站的建設企業以Plugpower、Airproduct公司為主，法國市場的液氫加氫站建設企業主要是林德公司。我國的液氫工廠還處在為航天火箭發射服務的階段，受法規所限，還無法應用于民用領域。
三、加氫：加氫站建設速度加快，混合站日益增多
加氫站作為燃料電池汽車的配套基礎設施，隨著燃料電池車輛的推廣應用，其建設與推廣也受到了重視。據H2stations.org統計，2016年全球新增92座加氫站，其中83座是對外開放的，其余9座則專門為公交車或車隊客戶提供服務。為了適應規模化運營的需要，加氫站的日供氫能力逐漸提高。隨著氫燃料電池汽車的推廣，每天可為30-50輛客車或100輛乘用車提供加氫服務的加氫站逐漸出現并成為主流。
加氫站運營呈現集成化、模塊化發展的新趨勢，混合站數量逐漸增長。混合形式從獨立式加氫站、加油站并設加氫站，發展到加油站、加氣站、加氫站三站合一，以及與便利店并設、與充電樁并設的加氫站。為燃料電池汽車的普及提供了更多樣化的基礎設施解決方案。
四、技術：核心部件成本顯著降低，新型催化劑成研發重點
日本九州大學研發出的可以在不同pH值環境下分別氧化氫和一氧化碳的催化劑，該催化劑是含有獨特“蝴蝶”結構的鎳和銥金屬原子的水溶性絡合物，可以模擬兩種酶的功效，酸性介質中的氫化酶（pH4-7）和堿性介質中的一氧化碳脫氫酶（pH7-10），可以有效避免催化劑中毒并提高氫能的生產效率。
降低鉑用量的催化劑技術也陸續出現突破。查爾斯理工大學和丹麥科技大學聯合研究的納米合金催化劑可以降低約的鉑用量，從一定程度上解決了燃料電池商業化的瓶頸。
