燃料电池技术：碳独立的绿色驱动力

2020年9月29日|能源与权力

全球各地的每个地区都观察到多年来的能源需求显着上升。每个国家正在采用不同的技术为各种应用提供必要的力量。然而，来自发电站和最终用户行业的碳排放水平上升是国家来解决气候变化和全球变暖问题的主要问题。ayx爱游戏eBET真人此外，燃料电池技术是目前最好的替代方案，因为它是一种零碳生成方法，利用氢燃料，排放水和热，取代任何有害流体。

燃料电池分为六种关键类型，即质子交换膜燃料电池（PEMFC），碱性燃料电池（AFC），磷酸燃料电池（PAFC），熔融碳燃料电池（MCFC），固体氧化物燃料电池（SOFC），并直接甲醇燃料电池（DMFC）。然而，由于其操作特征和应用潜力，只有PEMFC，PAFC和SOFC技术观察到多年来的显着势头。

PEMFC:行业领先

质子交换或聚合物电解质膜技术(PEMFC)由于其紧凑的体积、较轻的重量、高能量密度、增强的耐久性、无泄漏设计和许多其他特点，被广泛地集成到许多垂直领域。此外，较低的工作温度范围使该技术能够有效地集成到运输和能源发电站中。

不同燃料电池技术的比较：

技术	普通电解质	工作温度	典型的堆栈大小	效率	通常的应用程序
聚合物电解质膜	全氟磺酸	50-100°C(通常约80°C)	< 1kW - 100kW	60％的运输平稳35％	备用电源便携式电力分布式生成运输特种车辆
碱性	浸泡在多孔基质或碱性聚合物膜中的氢氧化钾水溶液	90-100°C.	10 - 100 kW	60％	军事空间
磷酸	磷酸浸渍在多孔基质中或在聚合物膜中	150 - 200°c	5-400 kW，100 kW模块	40％	分布式生成
熔融碳酸盐	熔融锂，钠和/或碳酸钾，浸泡在多孔基质中	600°-700°C	300 KW-3 MW	50％	电力公司分布式生成
固体氧化物	yttria稳定氧化锆	500°-1,000°C	1 kW-2兆瓦	60％	辅助力量电力公司分布式生成

资料来源：能源效率和可再生能源（EERE），美国能源部（DOE）

行业快照:

全球燃料电池行业的主要参与者有Bloom Energy, Ballard Power Systems, Hyundai Motor Company, Plug Power, Nuvera fuel Cells, LLC, Nedstack fuel cell Technology, AVL, Umicore, Horizon fuel cell Technologies, Ceres Power, AISIN SEIKI, Bosch, Mitsubishi Hitachi Power Systems, Panasonic等。

此外，整个行业的各种玩家都专注于执行研发活动，引进具有高功率输出的新技术和高效的单位，以强化其产品覆盖并迎合需求上升。例如，在2020年9月，行业巨型巴拉德电力系统推出了一种新型FCGEN®-HPS产品，这是一个专为光，中等和重型车辆高效安装而设计的PEMFC堆栈。制造先进的添加，以最多95°C提供高达140千瓦的功率，增强功率密度为每升约4.3千瓦（KW / L）。

燃料电池产业继续发挥重要作用，即使是在COVID-19危机期间

前所未有的Covid-19危机在各个部门的情况恶化。几个国家在商业和工业行动中停止了严格的国家锁定，危及经济。然而，随着全球危机对全球低碳发电和运输的必要性反映了冠状病毒爆发的燃料电池市场并不多。

世界上许多国家都在不断地把关闭工厂造成的低排放的“绿色浪潮”提高到一个新的水平。因此，政府也推出了几个刺激方案和经济效益，以促进绿色技术基础设施和改造公共交通车队。例如，2020年6月，德国联邦政府宣布了一项价值356亿美元的电晕刺激方案，专门用于能源部门。政府还表示，约有30%(107亿美元)将用于发展国内的氢工业。中国还计划到2030年建设产能约为500万千瓦的工业制氢工厂，并在2040年增加500万千瓦的电解槽产能。

关注提升应用潜力，为新机会铺平道路

不同的公共和私人组织对测试和开发新的应用领域的持续努力，以及行业参与者之间的大量合作，可能会揭示FC系统的新可能性。例如，在2020年9月，H2Bus财团与爱尔兰巴士制造商Wrightbus签署了一项协议，向欧洲市场提供燃料电池电动巴士(FCEBs)。该合作旨在实现H2Bus联盟的目标，包括1000辆零尾气排放的fceb，单层巴士的竞争性和融资价格为44.2万美元，每公斤氢成本为5.9 - 8.3美元，每公里服务成本为0.3 - 0.4美元。

此外，该行业还注意到政府和非政府机构为推进FC系统提供了大量资金。其目的是推进燃料电池在汽车、海洋、铁路、公共汽车、建筑、固定设施、采矿和航空航天等领域的应用。例如，2020年9月，美国能源部(DoE)下属的能源效率和可再生能源办公室(EERE)授予康明斯公司开发一种氢燃料电池，用于救灾行动，名为H2Rescue。据估计，为该项目提供的联邦资金约为100万美元，用于开发用于军事和民用市场紧急任务的先进燃料运输替代品。

越来越多的投资提升氢基础设施将有助于新的参与者进入市场

各国已观察到总氢基础设施投资的大幅上升，以支持从往复客户车队（如乘用车和商用车辆）的氢燃料的能源转变。例如，5月2020年5月，澳大利亚联邦政府宣布为推进氢基金宣布约2亿美元，以支持该国新的H2项目。根据其国家氢战略启动了货币补助金，以提高澳大利亚燃料电池运输系统和生产和出口氢气。

氢气加油站（HRS）Tally，由主要国家/地区：

资料来源：国际能源机构

此外，根据国际能源机构（IEA），截至2019年底，470小时运营，其中45％以上位于亚太地区。此外，不同的政府和非政府承诺已经观察到全球氢燃料电站的建设和运作飙升。此外，各国各国政府推出的巨大燃料电池电动汽车目标可能会进一步推动对汽车燃料电池的需求。

政府部署燃料电池电动汽车(fcev)的主要目标

国家	目标
中国	2020年5000辆车和100站到2025年，5万辆汽车和300个车站 100万辆车辆和1000站到2030年
日本	到2020年，将有4万辆轿车、100辆公交车和160个车站 2025年20辆乘用车和320站 800,000辆乘用车，1,200辆公共汽车和900站到2030年
韩国	到2022年，乘用车8.1万辆，客车7.9万辆，公交车2000辆，建站310个 620万辆车辆，拥有590万辆的客车，120,000名出租车，60,000辆巴士和120,000辆卡车以及2040年的车站
美国	到2022年达到26900辆 48,800辆车到2025年到2022年，乘用车8.1万辆，客车7.9万辆，公交车2000辆，建站310个此外，在加州燃料电池伙伴关系2030 Vision下，100万辆车辆与2030年的车辆一起使用
法国	5,000辆车以及100站到2023 到2028年，车辆数量达到2万-5万辆，站点数量达到400- 1000个
德国	2020年的100站到2025年，400个气象站 14乘客列车从2021开始开始运营 2023年27个额外的客运列车