氢听剧场 | 张靖：《打通氢能商业化的关键技术路径》

我们先想象一个氢能未来的图景，随着一次能源从煤、石油、天然气向风光为主的可再生能源去转变，未来新型电力系统里70%-80%都是风光为主的新能源，反而是煤、石、天然气作为备用能源。除了一部分用来上网以后，势必会带来过剩的绿电，没办法上网，那些绿电通过电解水变成绿氢之后，绿氢可以通过燃料电池再返回去发电，那就替代了一部分煤发电的功能，它也可以进入到钢铁行业做富氢的冶炼，替代一部分的焦炭，其实这两部分都是对煤做一些替代。其实氢并不是一个新的东西，本来在化工领域就是一个非常重要的化工原料，只不过现在是灰氢，后边我们把氢从灰转绿的过程也是一个大幅度降碳的过程。交通领域氢做燃料加到车里的，它对石油会产生一部分的替代，它还可以通过燃料电池的供电、供热水，对天然气实现一部分替代，未来绿氢进入到社会生活和工业的各个领域里，从而形成整个氢能社会的图景，这是我们未来的一片蓝图。

为了要实现这一片蓝图，我们现在国家选了一个切入点来发展氢能，就是燃料电池汽车示范。示范的意义在于通过一定的补贴，让整个市场能够起来，尽早从示范到商业化。市场到商业化如果要能走通，首先是充足廉价的绿氢或者充足廉价的氢源，至少目前是氢源是一个制约的痛点，但是最痛的是成本，因为要实现商业化，通过车用带动燃料电池、带动储氢、带动加氢站，又从加氢站带动上游的氢源，我们发现车用的商业化是带动整个行业商业化的一个契机。

车用商业化目前面临两个重要的问题：1、车卖得贵，购置成本比较高。2、用车本身也比较贵。我们车卖得贵这件事情是可以通过成本快速下降，但也有一个天花板，以重卡为例，柴油车基本在30万-40万的区间，但氢能重卡最后有可能是降到70万-80万的区间，基本到一个天花板。但中间还有三四十万怎么办？能不能通过用氢把这三四十万补回来，如果能够补回来，这势必要带来一个问题点，就是加氢站的枪口价一定得便宜。另外，这个车氢耗一定得低，每公里的氢耗要少一点。如果想让加氢站的枪口价变低，基于绿电的考虑，除了要让绿电本身便宜之外，还要让制氢过程中尽量少耗电，因为从绿电变绿氢的过程中，整个生命周期里，我们这个设备本身购置成本加上运营成本不到10%，90%以上都是电费，如果在电费里面能把用电的成本给降下来，比如原来用60度电一公斤氢气，现在用50度电一公斤氢气，这个成本就会有一个下降。

我们从2003年就开始做燃料电池，从2009年开始做电解，我们把电解做到极致，把燃料电池做到极致，让电解的过程中更加的省电，让燃料电池在车上用的时候更加的省氢，这是我们的目标。

我们今年通过两款新产品的发布来实现这个目的，第一个新产品就是5MW的AEM电解质氢，这个产品可以比现有的碱液制氢省电，并且可以配合风光的波动性。第二个新产品是400kW的电堆，这个电堆基于目前BOP仍然跟不上的情况下，我们计划把它放到200kW的系统里去，形成一个大马拉小车的状态，也就是在全功率的范围内，整个全工况范围内都比现有的120千瓦、150千瓦，甚至标准版200千瓦，比它们的效率要高，比它们氢耗更低。

为什么选择AEM的技术？因为我们知道碱液本身中间是多孔膜，如果两边不平衡就会有氢氧互串，从而形成安全的风险。前面用PEM已经解决了这个问题，PEM制氢是用一个密封的质子交换膜，这样两边即使是有压差的情况下也不会有氢氧的互窜，这样就导致它5%-110%，甚至120%的负荷范围内，电源波动是不太受影响的。但是PEM有一个问题，就是它在纯水的环境下仍然需要贵金属的催化剂，成本会比较高。我们把碱液和PEM的共同优势结合起来，仍然用碱性的环境，这样我们就可以用铁镍系的催化剂来实现制氢的催化过程，同时用阴离子交换膜也是一个密封膜，并且这张膜又很薄，只有50多微米，我们简单理解，它比碱液制氢的PPS膜薄了以后，电阻本身就小，就可以省电。

为什么我们能做AEM？因为我们在去年攻克了膜的技术。阴离子交换膜是一个稳定性和导电性的综合平衡，这个膜做厚了，物理化学稳定性会好，但是氢氧根离子的传导性会弱，做薄了离子传导性好，但可靠性会变差，综合下来有一个平衡。现在阴离子交换膜全世界范围内应该没有几家能够实现它的自主化生产。

我们通过5MW的AEM电解制氢可以实现1000Nm3/h制氢规模，把它去做叠加的话，规模化制氢可以通过新一代面向未来的AEM电解制氢技术实现把氢的成本控下来。

400KW的电堆放到200kW的系统上，我们目前150kW的燃料电池系统已经把49吨重卡的氢耗由原来的10-12公斤/百公里氢耗降到了8公斤，下一阶段，我们上到200kW标准版，这个氢耗还可以进一步的下降，预测接近7公斤，再进一步400kW的电堆放到200kW的系统上，应该可以进一步降到接近6公斤。我们认为6公斤出头基本上是一个天花板，因为现在了解到的全世界范围内49吨的纯电重卡，做得最好的就是百公里耗100度电，我们每公斤的氢气最后能够放出来的大概是15-18度电，这样折算回来，基本就是6公斤出头的氢。如果我们把系统控制都做到极致了，6-6.5公斤已经是天花板了，我们通过AEM的电解制氢，把原来氢成本降15%，比如现在是35元，降15%到30元，再乘以6.5公斤的氢耗，其实我们可以做到每公里跑到接近2元。现在柴油重卡每公里燃料费用大概2.5-2.8元，如果每公里比它省5毛，生命周期里的80万公里可以省40万，前面购置成本的价差就出来了，商业化就可持续，整个圈就画圆了。

为什么我们能够把这大功率电堆做好？因为我们复合双极板的技术，可以把单体的活性面积做得很大，活性面积做大了就可以在有限的节数范围内把这个堆功率做得很大，这也是我们的技术路线优势。

未来我觉得打通氢能商业化的关键，我们今年带来了两项关键的技术，AEM的电解制氢把氢的制造成本降下来，400kW电堆把氢的使用量降下来，我相信通过一边降氢的价格，一边降氢的消耗，即使在购置成本略高的情况下依然商业化是有希望的。

我的演讲结束，谢谢大家！

▲氢听剧场现场▲