燃料電池向“大功率”邁進

業(yè)內(nèi)人士認為，在政策及“柴改氫”需求等多重因素推動下，國內(nèi)燃料電池電堆及系統(tǒng)正向大功率快速迭代升級。長遠來看，大功率燃料電池可在船舶、儲能等領(lǐng)域推廣應(yīng)用，有助于拓寬氫能的應(yīng)用邊界。同時，燃料電池產(chǎn)品的性能、可靠性等也需不斷提高。

中重型商用車產(chǎn)業(yè)化是重要驅(qū)動

2018年，國內(nèi)燃料電池功率大多不超過60千瓦；2019年，氫能被首次寫入《政府工作報告》，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)隨之加速，相關(guān)研發(fā)也開始“向上”突破。

經(jīng)過幾年發(fā)展，2021年，新源動力和清能股份發(fā)布的燃料電池產(chǎn)品最高功率均突破150千瓦，新研氫能、雄韜氫瑞、重塑科技和國鴻氫能等燃料電池企業(yè)的產(chǎn)品功率均突破110千瓦，并向更大功率邁進。2021年10月下旬，上海氫晨科技宣布，其單堆額定功率230千瓦的大功率金屬板電堆完成性能測試，預(yù)計今年上半年推向市場。2021年12月，燃料電池龍頭企業(yè)億華通發(fā)布的單系統(tǒng)車用燃料電池發(fā)動機額定功率突破200千瓦……燃料電池大功率發(fā)展成果不斷顯現(xiàn)。

廣東國鴻氫能副總經(jīng)理燕希強告訴記者：“國內(nèi)燃料電池追求大功率與補貼政策密切相關(guān)。2021年以來，燃料電池系統(tǒng)最大補貼功率上限提升至110千瓦。”同時，由于補貼政策強調(diào)重點推動燃料電池在中重型商用車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并向重型貨車傾斜，且重卡對更大功率燃料電池有實際應(yīng)用需求，因此未來燃料電池的功率將進一步提升。

船舶、儲能等領(lǐng)域市場潛力大

除政策激勵外，市場潛力也驅(qū)動燃料電池企業(yè)追求大功率技術(shù)突破。

據(jù)了解，與鋰電池相比，燃料電池成本高，且電堆功率不能滿足重卡200-300千瓦的需求，因此目前重卡裝車普遍采用“110千瓦左右的燃料電池電堆+鋰電池”的電電混合方式。佛山市清極能源科技有限公司董事長錢偉表示，燃料電池有較大的技術(shù)提升空間，功率進階后能夠滿足重卡需求，可實現(xiàn)完全替代。

燕希強表示，傳統(tǒng)柴油重卡污染大，“柴改氫”需求迫切，將給大功率燃料電池帶來更多市場需求。而且，不僅是交通領(lǐng)域，大功率燃料電池在船舶、儲能等領(lǐng)域也有市場潛力，可有效拓寬氫能的應(yīng)用邊界。

“降碳目標下，航運業(yè)減排壓力大，這給船舶應(yīng)用燃料電池帶來契機，前景廣闊。而且，大型船舶對燃料電池的功率要求更高，因此現(xiàn)階段對大功率燃料電池的攻關(guān)，可為氫能船舶發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。”燕希強表示。同時，燃料電池在儲能領(lǐng)域可發(fā)揮調(diào)峰作用，即在白天光伏發(fā)電高峰時進行電解水制氫儲存，晚上低谷時利用燃料電池發(fā)電，幫助電網(wǎng)調(diào)峰，這需要更大功率的燃料電池設(shè)備。

可靠性、經(jīng)濟性等問題待解

燃料電池本身具有較大功率和能量密度的潛力，因此，要推動燃料電池步入大功率時代，離不開經(jīng)驗技術(shù)的積累與提高。

燕希強認為：“重卡對電堆系統(tǒng)功率、續(xù)航里程和續(xù)航時間的要求較高，并需要更好的環(huán)境適應(yīng)性，同時大功率燃料電池也意味著更多的氫氣需求。”這要求相關(guān)企業(yè)在追求大功率電堆的同時，保證產(chǎn)品的可靠性和壽命，提高燃料電池的經(jīng)濟性。

“不同功率的電堆差別不大，但從生產(chǎn)、技術(shù)角度來看，更大功率電堆意味著單節(jié)電池片數(shù)量增長，將導(dǎo)致電池片的損壞概率更高，這對企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、精度、一致性等工藝提出了更高要求。”燕希強表示，催化劑、膜等關(guān)鍵零部件和原材料的技術(shù)進步，關(guān)乎電堆性能的提升。但目前上述原材料依賴進口，因此有必要加快其國產(chǎn)化進程。

錢偉強調(diào)：“技術(shù)提升不是單節(jié)電池片片數(shù)堆砌或簡單的結(jié)構(gòu)調(diào)整，而是在設(shè)計中考慮電堆體積比功率、散熱等多種條件的優(yōu)化整合，實現(xiàn)質(zhì)子交換膜薄而強韌、催化劑活性越來越高，以及電流密度和工藝穩(wěn)定性等全方位的技術(shù)提升，同時縮短產(chǎn)品驗證周期。”因此，燃料電池企業(yè)應(yīng)保證所有產(chǎn)品的試點示范合規(guī)，并找到與之契合的示范場景，最大程度進行數(shù)據(jù)收集、迭代、優(yōu)化，為下一步研發(fā)積累數(shù)據(jù)、提供經(jīng)驗。

來源：中國能源報