專題演講|彭蘇萍:更重視和支持固體氧化物 優先規模化發展便宜的氫

2021-01-07 中國汽車報社有限公司

  9月14-16日,由中國汽車工程學會與國際氫能燃料電池協會(籌)共同主辦的第五屆FCVC大會於上海汽車會展中心召開。中國工程院院士、中國礦業大學(北京)彭蘇萍教授到場並發表主題演講,以下為文字實錄:

  尊敬的李院士,尊敬的各位領導,各位專家,我跟大家匯報一下中國工程院2018年開展的中國氫能與燃料電池發展戰略研究,之所以叫做研究是因為這個戰略目前實際上還沒有做出來。

  我從以下幾個方面跟大家進行匯報,首先講講背景,關於氫能不是中國首先提出來的,90年代初柯林頓就提出了氫能的問題,後來小布希還把氫能源說到了氫經濟,應該氫能和燃料電池的技術都在往前發展,但是還沒有達到我們預期的理想。

  我們國家為什麼要做這項研究?有兩個問題:首先,國際上促進氫能和燃料電池實際上是2011福島事件之後,因為日本的電纜有兩條,北部地區福島事件把核電站關掉了之後,北部地區缺電。日本的政策規定一間是賓館裡的溫度從23度提高到28度,那日本就不需要電量帶。另外就是推動燃料電池的發展,所以日本現在燃料電池賣到了40多萬臺。後來日本為了保證北部地區的能源,建了幾個IGCC的發電廠,當能源過去的時候它就制氫。

  中國在不到20年的過程裡,我們煤炭大力發展以後,建立了一批煤化工廠,所以我們也制氫。因為煤制氫的成本大幅度下降,在十幾年以前世界上制氫的成本都在2元到2.4元左右,後來國家能源煤制氫的成本降到了0.6元到0.8元左右。另外我們國家以煤為主的稟賦特徵,因為煤相對來說排放比較高,氫提出來就在中國應運而生,這是我們一個分析的成果。

  氫作為二次能源,它具有低碳、高效等優點,交通發展正經歷從燃油車轉向混合動力、向純電動的過程,還有的人說氫能源代替傳統能源,不是,氫能是作為傳統能源之間的一種融合,這是我們的一個認知。

  在過程裡面,剛才講的氫到最後的運行有4個階段:制氫環節、儲氫環節、加注環節和應用環節。實際上現在氫能源發展,大家談的比較多的就是儲運的問題,是加注的問題,安全性的問題,實際上還是兩方的成本太高,如果就像李院士講的,把這兩端制氫的成本降低,跟後面運行燃料電池的成本降低了之後,可以進一步促進氫能和燃料電池的發展。

  這個燃料電池它的特點就是效率高,而且今後可以做到模塊化的組裝,今天在做的是汽車,實際上我們西部地區有很多的可再生能源,大家知道它是有其他方面的原因配送不過來,因為時差和季節的關係,這個過程按照以前的靈活式調配或者是電廠的調配都是啟動反應太慢,而燃料電池在20分到半個小時之內,它是最好的。

  對於燃料電池今天在座可能更多人喜歡講質子膜,實際上除此之外還有固體氧化物,實際上我們真正使用的還是固體氧化物來做的,固體氧化物它可以粗糙一些,可能今後我估計重載車做的過程裡面,固體氧化物今後會在裡起到比較大的作用。

  發展過程中剛才也講了,我們只講汽車,實際上今後最更大的一塊是分布式能源的問題,發展的動態化實際上世界上產氫超過了1.1億,我們現在用氫才7千萬,很多是鋼鐵行業或者化工行業用的比較多,但是我們汽車行業裡面還用的不足,整個來講,中國還是處於一種探索的階段,真正的規劃還沒有做成。

  我跟大家報告一下去年工程院做這樣一個諮詢的時候我們想開一個座談會,當時希望搞六七十個人的,結果開座談會來了多少?780多人,把工程院所有的會議室都站滿了,進行網絡視頻會議,為什麼呢?各級地方政府的熱情度超過了我們中央政府,可以這麼講,我們中央政府在這個方面後來大家也知道,都主動重視起來了。

  加氫站的問題剛才也講了,中國希望到2030年1千座,但是按照現在的趨勢1千座我估計還是能突破的,保有量的問題大家都知道,現在世界上是2萬多輛,應該說我們中國的燃料電池車主要是商用車,商用車就意味著主要還是政府買單,還不是以消費者來銷為主體,這個就是整個來講我們國家的一個趨勢,世界氫能剛才李院士講了,目前的趨勢還是往大的走,為什麼小的走不下去?包括日本的它怎麼推的這個裡面,剛才講了,燃料電池的技術它的成本如何消納這個方面還是一個問題。

  分布式能源就是總的來講美國是做得比較好的,像我們這個蘋果,目前大的數據世界上都在推,大家知道韓國以前的氫能和燃料電池是做得不是很強的,但是這幾年它已經引進來了,因為剛才講了,日本中國和韓國我們自己都是以發展能源為主體,所以想改善自己的能源質量,所以前一年開始,韓國準備把氫能作為發展規劃的時候就引進了美國的技術,所以它把這個補貼給美國人開放了。現在的情況大家也知道,燃料電池作為固體氧化物,現在已經做出250千瓦的,現在做的模式放在工廠裡面做一個大的,沒有噪音,這是新的發展模式。

  世界氫能理事會對於氫能的發展還是有比較好的一種期望,應該說這個裡面主要是對二氧化碳的減排,在座有的同志也知道,為什麼中國要把煤變成氫?不能直接燒煤嗎?因為中國最大的問題就是二氧化碳的排放,我今天早上跟專家討論的時候,如果按照歐巴馬和美國電力學會有一個指標,一個二氧化碳排放237克,目前中國的二氧化碳排放是370克,按照這個標準來,我們中國幾乎80%以上,我不是說百分之百了,電場都要關掉,我們在這個方面還要感謝川普,川普後來提出要廢掉那個的時候,煤炭優先,但是中國搞能源的人都不敢大意二氧化碳的問題。

  第三就是我們國家氫能和燃料電池發展的戰略問題,應該說我們國家跟世界上有差距,我們在主要的圓部件技術裝備或者系統方面都跟國外的差距比較大,包括我們用的質子膜的燃料電池,美國現在追求的目標是70度,我們國家平均都是80多度,80多度的問題就是水淹現象太嚴重,所以我們國家可靠性和穩定性的車子應該還要進一步研究。固體氧化物國際正在實行禁運所以很多都是靠我們自主的研發進一步去做,所以國家應該是從政策技術上面對燃料電池和氫能的製備都要進行進一步的支持。

  這個裡面要講一下,因為最近兩年我們國內的學術界比國外講得還厲害,又講非氫、藍氫,我們工程院的觀點是首先要做便宜的氫,要形成規模,你不形成規模,不把價格降下來,我們做的這個技術成熟度來講或者成本的問題,我們提出的生物制氫不但是成本高,而且環境汙染比煤一點都不消,另外可再生能源也能制氫,目前應該說成本也是十分高的。我們如果是CCS帶二氧化碳普及的實際上這個問題,還是有的實際上以煤制氫副產品的氫可能是中國發展氫能的一個依靠。

  大家從這張圖可以看出來,2050年以後可能是可再生能源制氫,就是現在有一些學者倡導的,但是這個方面是有差距的,跟經濟可行性比較的時候。我們中長期的目標就是儲運的過程裡面,不但是壓力的問題,45兆帕也好,現在還有特別是汽車裡面,氫瓶的發展是比較快的,今後我們可能還要考慮一下,2050年那個就是生率的問題。質子膜的問題今天講了,主要是成本高,關鍵零部件的國產化率還是比較低,我們做質子膜的,大部分都是跟國外做的成本還是比較多,所以以後混合的方式可能是主要的發展方式,而且是商用車的方式。

  固體氧化物剛才講了,技術累積比較有限,投入不足,所以可能下一個十四五國家要列入,但是目前為止質子膜跟固體氧化物相比,固體氧化物是屬於支持力度比較小的,但是最近一大批公司,國家能源集團、華能、大唐、國家電網都紛紛進來了。目前國家正在把二氧化碳普及轉化,這個方面中國在做,歐洲也在做,因為以前的二氧化碳CCS普及完了就埋下去,現在希望把它轉化成一氧化碳或氫,變成化工原料。而且目前這個技術的成熟度比我們想像的要走得快,剛才講了丹麥也在進行探索和示範。

  交通領域應該說氫能在慢慢走向成熟,因為中國有大批勤勞和聰明的人在做這個事兒的,這個裡面我們以前做質子膜的多,我跟大家講,估計固體氧化物是今後可能在座有的企業要給予關注的,因為它的效率可能要比較高一些。

  產業的成熟度就是質子膜目前是5千小時,但是固體氧化物就供1萬個小時,8萬個小時是它的最終目標,因為固體氧化物質量做完了之後好控制一些,這是分為4個階段,2020到2035年我們認為是關鍵技術的突破到性能的提高,性能提高就是衰減,因為我們每次啟動都有衰減的問題,我們要把這個衰減減掉,還有成本降低以及運行的問題。

  這個方面就需要有國家的頂層設計,應該說去年工程院開了座談會之後,對中央有關部委都產生了影響。18號國家發改委就已經通知要討論十四五的情況,應該說我們還是可以借鑑一些國外的,估計我們有一些政策或者技術,如果在可能的情況下還是要加強國際交流,比如韓國,關於氫能和燃料電池雖然比我們起步晚,但是現在已經走到前列,這是我們要引起注意的一個模式。

整理:蒙軒

相關焦點

  • 氫能發展戰略研討會解構氫產業發展燃料電池汽車發展路徑越探越明
    制氫、儲氫技術穩步發展《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》指出,目前,電解水制氫技術主要有鹼性水電解槽(AE)、質子交換膜水電解槽(PEM)和固體氧化物水電解槽(SOE)。其中,鹼性電解槽技術最為成熟,生產成本較低;質子交換膜水電解槽流程簡單,能效較高,但因使用貴金屬電催化劑等材料,成本偏高;固體氧化物水電解槽採用水蒸氣電解,高溫環境下工作,能效最高,但尚處於實驗室研發階段。中國工程院院士、中國礦業大學教授彭蘇萍表示,氫燃料電池種類很多,包括質子交換膜、固體氧化物、熔融碳酸鹽等。
  • (PPT)彭蘇萍院士:燃料電池發展的總體情況及未來發展方向
    中國工程院院士,中國礦業大學教授, 「煤炭資源與安全開採」國家重點實驗室主任,北京市固體氧化物燃料電池技術研究中心主任,中國工程院氫能與燃料電池重大諮詢項目負責人彭蘇萍在會上做了主題演講,內容如下:尊敬的玉卓董事長、尊敬的蘇院士、馬總,尊敬的各位院士、各位專家。特別感謝幹勇院士對我的支持。
  • FCVC2020 || 「氫」風已來,氫能與燃料電池汽車步入規模化發展新階段
    大會由中國汽車工程學會與國際氫能燃料電池協會(籌)共同主辦,9月14日-16日為期三天,來自國內外的氫能與燃料電池政策制定者、技術開發者、燃料電池汽車製造商和氫能燃料電池領域投資者等業內外人士,再度表達了對氫能與燃料電池汽車產業發展的信心與期待。  「在地方政府和企業的共同努力下,我國氫能和燃料電池汽車產業發展速度進一步加快,並且已經在商用車領域取得了規模化的效益。」
  • 科學家開發固體氧化物燃料電池
    據俄羅斯衛星通訊社sputniknews報導,俄羅斯託木斯克理工大學的科學家正在開發用於碳氫燃料或氫氣發電裝置的固體氧化物燃料電池。他們與俄羅斯科學院西伯利亞分院強電流電子研究所的科學家一起提出了一種新的方法來獲得燃料電池的關鍵元素之一—電解質。託木斯克理工大學新聞處表示,這將延長燃料電池的使用壽命。
  • 廣東:加快氫燃料電池汽車產業發展
    著力培育氫燃料電池汽車產業鏈,支持氫燃料電池技術研發創新,開展氫燃料電池汽車規模化推廣應用,具體如下:為貫徹落實《廣東省人民政府關於加快新能源汽車產業創新發展的意見》(粵府〔2018〕46號),加快培育發展氫燃料電池汽車產業,持續增強新能源汽車產業核心競爭力,制定本實施方案。
  • 固體氧化物燃料電池
    雖然我國在固體氧化物燃料電池研發中處於追趕狀態,但已經有越來越多的高校和科研院所投入到固體氧化物燃料電池的研究工作中,國家也將發展百千萬級至兆瓦級固體氧化物燃料電池發電分布式能源系統列入技術攻關項目。筆者希望,這本書能為從事固體氧化物燃料電池領域研發工作的科研人員提供指導和幫助。
  • 新政促發展 氫燃料電池汽車駛入快車道
    記者了解到,近期,中國財政部、工業和信息化部、科技部、國家發展改革委、國家能源局(下稱五部門)針對產業發展現狀,將對燃料電池汽車的購置補貼政策調整為燃料電池汽車示範應用支持政策,對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示範應用給予獎勵,採取「以獎代補」方式,形成布局合理、各有側重、協同推進的燃料電池汽車發展新模式。
  • 固體氧化物燃料電池二三事
    與PEMFC相反,SOFC使用固體氧化物電解質將負氧離子從陰極傳導到陽極,在陽極側發生氧離子與氫或一氧化碳的電化學氧化。SOFC用途較為廣泛,可用於從汽車輔助動力單元到100W至2MW的固定發電裝置,且其理論效率可超過60%。SOFC較高的工作溫度,使其不需要昂貴的貴金屬催化劑,且可以在陽極內部重整輕質烴燃料,例如甲烷,丙烷和丁烷。
  • 固體氧化物燃料電池壽命和可靠性 燃料電池的關鍵挑戰
    其中,固體氧化物燃料電池具有可模塊化設計、電池組件為全固態結構、運行壽命長、轉化效率高(可達50%~80%)、燃料適用性強(氫氣、一氧化碳、天然氣等多種碳氫燃料)、避免使用貴金屬作電極材料等突出優勢,常被稱作第四代燃料電池,發電效率可達60%以上,進行熱電聯供後效率可達80%以上。在分布式電站、動力電源、電子產品和大型發電站領域等都有廣闊的應用前景而受到了廣泛的重視。
  • 氫將定義成能源品種,氫能頂層設計呼之欲出
    據《財經》記者了解,中國政府早在新冠疫情爆發之前,就著手制定氫能發展頂層設計,由多部委參與。不願具名的業內人士對《財經》記者說,中國氫能發展的整體戰略規劃預計將覆蓋氫能全產業鏈,對制、儲、運、用各個環節作出規劃。「但即使發布頂層設計,中國氫能發展也不可能一蹴而就。針對下遊市場的補貼政策對支持氫能發展更實際。」
  • 高質量發展看山東|山東推進氫能及燃料電池汽車產業發展 探索一條...
    山東省委、省政府高度重視氫能及燃料電池汽車產業發展,將其作為推動經濟高質量發展的重要引領性產業,超前布局、重點培育,取得了一定成效。在氫能及燃料電池汽車產業領域,山東已初步建立起從關鍵材料、燃料電池電堆、燃料電池發動機到整車的研發、生產體系,摸索出一套科學高效的示範運營模式。
  • 氧化鋯在固體氧化物燃料電池中的應用
    其中,作為一種清潔高效的能源系統,固體氧化物燃料電池(SolidOxide Fuel Cell,簡稱SOFC)被認為是今後新能源應用的主要方向之一。表1燃料電池五大類型及其性能參數事實上,燃料電池的結構主要包括陰極、陽極、電解質和負載組成,工作原理非常簡單。電解質將電池分隔為燃料極(陽極)和空氣極(陰極)。
  • 美國能源部資助3400萬美小型固體氧化物燃料電池發電系統研發
    3400萬美元用於支持「小型固體氧化物燃料電池(SOFC)系統和混合電解槽技術」主題的新研發項目,旨在將國家實驗室、學術機構和私營企業研究力量進行有機整合,聯合攻關開發先進高效低成本的電解槽技術和SOFC,進一步改善小規模SOFC發電系統技術發電效率和成本效益,使其達到商業化應用水平,加快該技術在全美的部署和規模化應用。
  • 近年來 國內固體氧化物燃料電池(SOFC)產業都有哪些項目進展?
    「氫邦科技」通過該筆資金支持,已初步打通了第一款產品的技術路線,實現了「第一代新型平管型結構的固體氧化物燃料電池千瓦級電堆」的原型研製。目前,公司正在積極建設電堆研發中試線,擬實現兩款電堆產品的自動化生產。
  • 世界首款固體氧化物燃料電池汽車
    世界首款固體氧化物燃料電池汽車日產在新能源車的研發道路上又邁出了堅實的一步,於巴西發布了世界首款由固體氧化物燃料電池(SOFC)驅動的原型車,該原型車採用生物乙醇作為燃料發電。這款車基於日產e-NV200打造,電池容量24kW/h,驅動力來自電力和生物乙醇,油箱容積30L,SOFC輸出功率為5kW,續航裡程超過600km。
  • 氫燃料電池行業研究系列一——行業現狀及政策解讀
    一、氫燃料電池行業現狀(一)氫燃料電池行業發展現狀2017年前,全球氫燃料電池行業發展緩慢,根據前瞻研究院發布數據,2013年-2017年,全球氫燃料電池汽車銷量累計6475輛,其中大部分車型為豐田Mirai
  • 氫燃料電池汽車廣東方案,區域相關公司獲市場機會
    《廣東省加快氫燃料電池汽車產業發展實施方案》提出,加快整合省內氫燃料電池汽車產業資源,打造粵港澳大灣區氫燃料電池汽車產業發展示範區,重點突破氫燃料電池關鍵核心技術和產業化,建立自主可控、技術先進的氫燃料電池汽車產業鏈。
  • 我國固體氧化物燃料電池技術研發取得新突破 發電效率達46.5%
    科技日報訊 (通訊員靖詠安 記者劉志偉)華中科技大學燃料電池研究中心在國內率先自主研製出了5kW級固體氧化物燃料電池(簡稱SOFC)獨立發電系統,並實現了4.82kW的功率輸出,標誌著我國SOFC系統獨立發電技術取得了新突破。
  • 固體氧化物燃料電池工作原理
    固體氧化物燃料電池是一種新型發電裝置,其高效率、無汙染、全固態結構和對多種燃料氣體的廣泛適應性等,是其廣泛應用的基礎。 固體氧化物燃料電池的工作原理與其他燃料電池相同,在原理上相當於水電解的「逆」裝置。其單電池由陽極、陰極和固體氧化物電解質組成,陽極為燃料發生氧化的場所,陰極為氧化劑還原的場所,兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑。工作時相當於一直流電源,其陽極即電源負極,陰極為電源正極。
  • 淄博市籤約固體氧化物燃料電池戰略合作項目
    中國山東網-感知山東4月27日訊 (記者 江學俊 通訊員 王周仁 劉婷) 4月27日,固體氧化物燃料電池產業發展研討會及戰略合作協議籤約在淄博市舉行。市委常委、副市長宋振波出席儀式並致辭。宋振波指出,淄博是山東省乃至全國名聞遐邇的老工業城市,氫氣資源充足,擁有山東工業陶瓷研究設計院這家全國唯一的國家級工業陶瓷專業科研院所,在先進陶瓷領域的研發、人才及產業化條件等方面基礎較好,具備發展固體氧化物燃料電池產業的獨特優勢。本次戰略合作協議的籤署,必將有效放大淄博市產業配套和科技研發優勢,推動固體氧化物燃料電池行業提速發展。