氫燃料電池核心技術難點有哪些?
近幾年新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)成為(wei)汽(qi)車(che)行業的大(da)(da)熱門(men),各大(da)(da)汽(qi)車(che)廠家都在研(yan)發(fa)新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che);雖(sui)說(shuo)現在新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)在市場的保有量并不算很大(da)(da),不過(guo)隨(sui)著新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)得到政策的青睞,新能(neng)(neng)源(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)產(chan)業也受到重點(dian)關注(zhu)。例如,鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)深受行業關注(zhu),固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)和燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)也以更加(jia)優(you)異(yi)的性能(neng)(neng)被(bei)寄予(yu)厚望,在動(dong)力電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)領域,可謂路線多(duo)元,同步推進。那(nei)么(me),未來是(shi)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)、固(gu)態電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)、燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)齊頭并進,還是(shi)氫燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)等引領潮(chao)流呢?
氫燃(ran)料電池技術(shu)是鋰電池技術(shu)的替代(dai)者
以如今的加(jia)油(you)站營運為(wei)例(li),燃料電池充能的背后(hou)(hou),需要(yao)(yao)一(yi)整(zheng)套(tao)能源生(sheng)產和運輸網絡作(zuo)為(wei)支撐。例(li)如,加(jia)氫(qing)(qing)的背后(hou)(hou)氫(qing)(qing)氣本身的安全(quan)問(wen)題、加(jia)注氫(qing)(qing)燃料時的安全(quan)及操作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)的安全(quan)問(wen)題都不是一(yi)朝一(yi)夕可以解決的事(shi)情(qing);通俗的說,加(jia)氫(qing)(qing)站儲氫(qing)(qing)裝置應該滿足能承(cheng)受高(gao)壓、具備在線監測功能、發(fa)生(sheng)危險自動報(bao)警、良好的經濟性要(yao)(yao)求(qiu)。
早(zao)在(zai)90年代(dai),還(huan)沒鋰電(dian)(dian)池的(de)(de)時(shi)候,氫(qing)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池車(che)就以一(yi)種(zhong)潛(qian)力巨(ju)大的(de)(de)新能(neng)源車(che)的(de)(de)身份進入公眾視(shi)野;在(zai)那段時(shi)間里,氫(qing)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池車(che)的(de)(de)前途(tu)是(shi)一(yi)片光明,而后的(de)(de)一(yi)段時(shi)間,氫(qing)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池遠遠沒有得到理想的(de)(de)發展。其實沒人質疑氫(qing)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池乘用車(che)的(de)(de)市(shi)場前景。與其他能(neng)源相比,氫(qing)能(neng)具(ju)有顯著(zhu)的(de)(de)提(ti)取與應用優(you)勢,它(ta)不(bu)僅(jin)可以通過傳(chuan)統化(hua)石(shi)能(neng)源提(ti)取,還(huan)可以通過可再生能(neng)源制備,并具(ju)有燃熱(re)值高、清潔無污染、儲運(yun)方便等優(you)點。
氫燃料電池為何一直得(de)不到發展(zhan)?
燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)和我們常規概念里(li)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)又(you)不一樣,因為它不是儲能(neng)設備,而是發(fa)電(dian)(dian)(dian)設備。專業的(de)(de)角度來講,燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)是將燃(ran)(ran)料所(suo)具有(you)(you)的(de)(de)化學能(neng)直接轉化成電(dian)(dian)(dian)能(neng);例(li)如,氫(qing)燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)核心是質(zhi)(zhi)子(zi)交(jiao)換膜(只能(neng)讓(rang)質(zhi)(zhi)子(zi)通(tong)過),這種膜將氫(qing)氣分(fen)離成質(zhi)(zhi)子(zi)和電(dian)(dian)(dian)子(zi)(兩個質(zhi)(zhi)子(zi)H+和兩個電(dian)(dian)(dian)子(zi)e-),并讓(rang)它們走兩條路,質(zhi)(zhi)子(zi)通(tong)過質(zhi)(zhi)子(zi)交(jiao)換膜與氧氣氧化反應成水,流動(dong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)通(tong)過電(dian)(dian)(dian)路形成了(le)電(dian)(dian)(dian)流,可(ke)以(yi)驅動(dong)及電(dian)(dian)(dian)動(dong)機或進(jin)入(ru)電(dian)(dian)(dian)池(chi)存儲起來;通(tong)俗的(de)(de)說(shuo),燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)最終產物就只有(you)(you)電(dian)(dian)(dian)和水。
既然燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池這么“環(huan)保(bao)”,是什么限制了其發展呢(ni)?燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池的核(he)心技術(shu)在(zai)于(yu)——“質(zhi)子(zi)交換膜(mo)”;而(er)目(mu)前全球(qiu)能夠商(shang)業(ye)化(hua)供應氫燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池質(zhi)子(zi)交換膜(mo)材料(liao)(liao)的公司(si)除了美國(guo)(guo)杜邦之(zhi)外,就只剩下日本境內的一家公司(si),但這家公司(si)拒(ju)絕對任(ren)何(he)國(guo)(guo)家銷(xiao)售(shou)該產品,這就為燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池的發展帶來了阻礙。
眾所(suo)周知,燃(ran)料(liao)電池的動力系統是導致燃(ran)料(liao)電池車成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)增加的主要原因,而(er)且后續的“充(chong)能(neng)”也是主要問題。一座加氫(qing)(qing)能(neng)力大(da)于200公(gong)斤的加氫(qing)(qing)站(zhan)建(jian)設成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)在1000萬元以(yi)上(shang)(shang),如(ru)此高昂(ang)的建(jian)設成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)顯然是加氫(qing)(qing)站(zhan)快(kuai)速發(fa)展的最大(da)障礙。再加上(shang)(shang)氫(qing)(qing)燃(ran)料(liao)電池的催化劑是鉑金;要知道鉑金全(quan)世界產量很低(di)且價格昂(ang)貴,大(da)概是黃金的2倍。
回過頭來(lai)(lai)看,加(jia)氫站(zhan)的(de)(de)(de)(de)投資和普通加(jia)油站(zhan)乃至充電站(zhan)是(shi)不可比擬的(de)(de)(de)(de)投入(ru)。就(jiu)算未來(lai)(lai)氫燃(ran)料將成(cheng)為主流,但(dan)是(shi)目前(qian)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)仍(reng)然(ran)沒(mei)有取得關鍵(jian)性的(de)(de)(de)(de)進(jin)步,再加(jia)上目前(qian)的(de)(de)(de)(de)氫燃(ran)料需求者并不多。所(suo)以如果國內的(de)(de)(de)(de)氫能(neng)源想要在未來(lai)(lai)電池(chi)市場分一(yi)杯羹,技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)仍(reng)然(ran)是(shi)當前(qian)的(de)(de)(de)(de)急需解決(jue)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。





