【低碳论坛】:上海氢晨新能源科技有限公司董事长、总经理 易培云:燃料电池汽车技术突破与商业化进展。

2023-09-04 12:57 来源:中国汽车工业信息网

由天津市人民政府、中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车报社共同主办,天津市工业和信息化局、天津经济技术开发区管理委员会特别支持,日本汽车工业协会、德国汽车工业协会联合协办的第十九届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛(简称“泰达汽车论坛”)于2023年9月1—3日在天津市滨海新区召开。本届论坛以“高质量·新未来”为年度主题,邀请重磅嘉宾展开深入研讨。

上海氢晨新能源科技有限公司董事长、总经理 易培云

谢谢主持人。从国家层面,政策绿色金融层面做了一些简明的阐述。我们从技术层面做一个阐述,简单针对双碳背景下的燃油汽车的技术突破与产业化做一个描述。主要是三个方面,一个是目前整个产业具有那些进展,第二就是技术方面,第三就是在全国各地做的产业化的案例。

目前我国一年二氧化碳排放是125亿吨,到2030年不能超过130亿吨,到2060年只能15亿吨。不到40年的时间,GDP要增长,能耗要上升,必须通过新的手段来进行革命。现在发展趋势就是降碳、增新的过程,烧柴火的碳气比是10:1,石油大概是2:1,天然气是1:4。所以未来可能没有碳只有氢,或者碳很少,氢越来越多,这是大的方向,尤其像汽车通过蒸汽机、煤炭变成了动力,内燃机又使得油气变成了动力,下一步有可能通过燃料电池使得风、光变成汽车动力,这是整个汽车动力的变革。

我国36%的国土面积,养活了96%的人口,消耗了86%的电量,产生了96%的GDP,未来可能会在东部沿海大力发展海上供电,有些电用不到来做成氢气,氢气就可以出口,改变从石油、天然气的进口,变成一个氢气的出口,这是一个国家的战略。因为风、光是不稳定的,氢在中间会起到一个非常重要的纽带和连接作用。这次习总书记7月份在四川访问的时候也提出来,在四川要大力发展水、风、光、电、氢、天然气,氢排在第五,这是一个大的背景。

实际上氢的应用很广泛,氢在交通是比较小众,大概只有30%氢会用交通上面,60%的氢会用在工业领域,比如合成甲醇、氢液晶、氢炼钢等,还有10%用在氢储能。所以储能领域氢是一个跨季节容量的存储,可以运输,可以交易,可以出口。从氢能源推广来讲是燃油汽车先行,但占比不一定非常大。从燃料电池推广到去年年底全企业大概有700辆车,我们国家大概1.5万辆,去年是1.3万辆,去年一年增加了5090辆,尤其有几个重点区域。如非示范城市群,在新疆、内蒙、海南这些地方有大量风、光伏可以支撑氢气。同时商用车重卡逐步降到50%以上这是大的趋势,整个行业预计在2025年到2030年是燃料电池汽车发展的高峰期。

现在国家正在建设3+2+1示范城市群,对于150千瓦电堆大概有400级双极板加400级膜电极。在学术界有一个定义绿氢、灰氢、蓝氢,如果制取1公斤氢气产生的二氧化碳在4.5公斤以下那就是绿氢,在4.5-14.5之间叫蓝氢,在14.9以上就是灰氢。为什么说用风电光伏来制氢还会产生二氧化碳呢?因为制光伏板还产生二氧化碳板,风机也要产生二氧化碳板,只有全生命周期产生的二氧化碳如果在4.5以下是绿氢。

有氢以后怎么变成电即燃料电池,有绿电以后怎么变成氢就叫电解槽,这里面涉及到的问题很多,包括电池从23千瓦做到300千瓦,节数越来越多。以前一个电池装130节,现在已经装了550节,以前装一个电池大概4小时,现在在10分钟以内。在流体上面更复杂,一个电池500节要保证每一节得到的气体是均匀的,保证每一节得到冷却水是均匀的,要保证每一节的装配压力是均匀的是非常难的。所以首先要做大规模、多场、多流体精确的计算,通过新型的流场设计来提高反应性能。在密封可靠,比如说在上海,在20度的温度下把电池做好,到东北做运行零下40度和到海南60度的这个温差是很大的,所以汽车要经过高温、高寒、高原实验。同样燃料电池也面临这个问题,几百节的密封要保证不能漏气、漏水、漏电,所以通过零下40度的低温存储和零下30度的冷启动,包括整个电池在装配过程中,其实涉及里面几千个零件。每个零件装配的时候要保证偏差,同时还有一些部件匹配、识别、监控,通过智能算法的方法来进行匹配,还有具体定位的技术,包括装配,目前可以实现无人化全自动的装配,包括数据的追踪,每一个电池都有一个二维码,所有的零部件全都有二维码,在出现问题的时候全部能追踪。

商业化的推广以及产业化的案例方面,氢晨应该是说发源于交大成长于临港,目前的产品已经走上国际化。我们有三个核心产品:第一,燃料电池电堆。第二,PEM电解槽。第三,基础零部件。

整个电池在车用端我们在100千瓦,150千瓦,230千瓦,300千瓦,目前在公交、物流、乘用车、工程机械、重卡等领域都做到了批量的推广。在全世界我们第一个做到300千瓦,功率密度做到了6.0,丰田大概是118千瓦,功率密度5.4,同时我们也获得了中国汽车工程学会的全球新能源汽车创新奖,包括一些省部级奖等等。另外,氢从哪儿来。第一,PEM槽,通过绿电来制氢。第二,碱性槽,这个目前我们已经开始批量化应用。

怎么推广目前我们总结下来大概有三种模式。第一,在示范城市有补贴的情况下,这个很好理解。第二,在有风电光伏资源的地方,比如说内蒙、新疆、海南这些地方风电光伏产生的电没有办法消纳,所以要制成氢,在风电光伏上赚的钱可以来补贴。第三,在氢气特别便宜,比如说山西、陕西这些地方氢气比较就非常便宜。

汽车的推广、燃料电池的推广大概分三阶段。第一阶段要从用得起开始,找一些局部地区有氢资源的地方先开始局部的示范。第二阶段,到买得起,从2025年到2030年逐步燃料电池重卡接近于纯电重卡,接近于换电重卡。第三阶段,到2030年以后要用得绿,要关心氢从哪来,是不是绿氢。

所以说从买得起,用得起到用得绿,大概是这么三阶段。我重点讲讲没有补贴情况下,我们在内蒙做的案例,政府给一些风电光伏资源80%可以赚钱,赚的钱用来补贴当地制氢、储氢、加氢、运氢一体化的项目。这种模式整个清洁化、美观程度,包括造价都比原来好很多,包括公交车总共500台公交车全部要替换成氢能源,去年已经替换了118辆,今年再替换150辆。这些车已经超过10万公里,包括通勤车辆给腾讯做的员工上下班通行班车,目前已经在深圳开始批量的投放。还有我们在上海做的渣土车,城市建设,是标准化的商业加氢站,乘用车加3分钟可以跑到600公里以上,卡车加10分钟可以跑到400公里以上,不改变老百姓的使用习惯,这些车辆在临港的建筑工地上已经开始大批量使用了。这是有绿色扶持政策,比如说绿色金融,比如说排队,这些车辆可以不排队可以直接到前端拉货,这是政府的支持政策。包括在山西一些钢铁厂,因为也要绿色转型,有绿色运输的指标,比如必须要有80%的车要达到绿色运输,这些是大规模使用几百台的绿色自卸车,目前已经经历了全生命周期的考核。像装载机逐步也开始用氢能源,没有污染,没有噪声。还有一些大的像我们在新疆、内蒙露天的煤矿,120度的装载机用氢能源就比较合适。

燃料电池特别适合长途重载,所以“船”现在是全世界研究的热点,传统的造船企业都在做这个事情。飞机国内和国际也在做,大概在2030年左右逐步实现氢能源的商务飞机,这是未来的商业模式。

今天时间比较有限,有时间再给大家分享氢在更多方面的应用,谢谢大家!

本文根据泰达汽车论坛现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅供参考。

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