“一辆载重49吨的氢能牵引车购置成本近140万元，而同类型的油车售价45万元，电车80万元，氢能车辆购置成本是燃油车价格的三倍以上。使用方面，氢气终端售价约为35元/公斤以上，经济性也低于燃油。”在近日召开的燃料电池系统及核心零部件技术突破论坛上，东岳未来氢能质子膜研发总监邹业成坦言，高成本正制约我国燃料电池汽车规模化发展。业内人士认为，在产业发展风口，亟需技术创新降低成本，以此打开氢能的规模化应用。
■ 发展势头迅猛
“整体来看，氢能在交通、储能、工业等领域渗透率逐步提高。”捷氢科技总经理卢兵兵分享了一组数据，2023年，我国氢燃料电池汽车累计销量为7653辆，同比增长近50%。与此同时，燃料电池发电项目布局也明显加快，2023年新增装机约6.3兆瓦，累计装机20兆瓦。在工业领域，2023年我国氢冶金项目总投资超过500亿元，已建在建绿色低碳甲醇项目11项，产能约为36.6万吨/年。
亿华通副总经理李飞强表示，我国氢能以交通领域为先导，氢能示范逐步拓展到有轨电车、无人机、船舶、氢储能、天然气掺氢和氢冶金等领域，带动膜电极、电堆等关键材料和部件实现自主化、国产化，自主研发多项核心技术，在可靠性、环境适应性、寿命、经济性、成本上实现突破，燃料电池发动机系统最高功率、整车氢耗处于国际领先水平。在氢燃料汽车免收高速费利好政策下，氢能车辆运营已具备经济性，以49吨长途干线物流牵引车全生命周期8年为例，按电价1.2元/千瓦时、氢气价格30元/千克、柴油单价8元/升计算，相比燃油重卡，氢能重卡8年可节省200多万元。
业内预计，2030年，我国氢燃料商用车销量将达36万辆—72万辆，到2050年销量将达160万辆—300万辆。
■ 技术降本成效显著
氢能规模化应用的前提是买得起、用得起。戈尔技术总监汪志勇指出，产业链要协同合作，降低价值链中的成本和复杂性，从而降低车辆的总拥有成本。
汪志勇算了一笔账：一辆卡车每年行驶20万公里，运营比率为88%，每年总运营成本约为150万元。其中，燃料经济性、动力系统成本、维修维护都直接影响总拥有成本。
“质子交换膜等上游部件的性能可对降低总拥有成本产生较大影响。”汪志勇计算，质子交换膜占电堆成本的14%，电压提高15毫伏，燃料电池系统效率可提高1%以上。一辆8级房车若每天行驶627公里、一年行驶250天，在电堆效率为51%的情况下，将消耗14176公斤氢气，若质子交换膜能够使电堆效率提高到52%，燃料消耗量将降至13893公斤，这样每年可节省283公斤燃料。提高质子交换膜功率密度，可减少电池材料用量，相当于降低电堆成本，如果将一个售价15万元的电堆成本降低6.3%，2个电堆即可节省1.9万元，总质子交换膜从70平方米降到65平方米，并减轻重量，节约空间。总之，燃料电池部件和系统的改进可在成本和性能方面产生连锁反应，令用户从中受益。
中科院大连化物所燃料电池研究部长邵志刚指出，2023年，全球电解水制氢累计装机量超2吉瓦，其中碱液电解槽占比达60%，质子交换膜（PEM）占比约30%，国内以碱液电解槽为主，占比超过95%。预计2030年，全球电解水制氢装机量达170吉瓦，以碱液和PEM为主。“成本过高是目前限制电解水制氢技术大规模发展的最主要原因。国际上，PEM电解制氢系统成本大约为2000美元/千瓦，碱液电解制氢系统成本大约1700美元/千瓦。国内可再生能源电解水制氢成本40元/千克—80元/千克（视电价而定），煤制氢约10元/千克。持续技术创新、大批量规模生产是绿氢降本的关键途径。”
■ 把握材料创新和回收机遇
在济平新能源研发总监丁奇看来，国内燃料电池车和电解水制氢爆发式增长，将开辟催化剂百亿元市场。到2030年，氢催化剂市场空间在保守、中性、乐观情景下，市场需求将分别达到294亿元、438亿元、586亿元，对贵金属铂的累计需求量为18吨、26吨、36吨，对贵金属铱的累计需求量为13吨、19吨、25吨。
丁奇指出，近年来，铂族新材料技术应用创新层出不穷，产业链上下游协同更加紧密，2023年，国产燃料电池催化剂占比20%，今年国产催化剂占比有望达到35%，2025年有望进一步提升至45%。多元合金催化剂能显著提高催化剂性能，金属颗粒耐久明显优于常规的铂钴、铂镍等合金催化剂，可以降低催化剂成本。
贺利氏贵金属中国非均相催化剂销售总监崔刚向《中国能源报》记者介绍，铱作为制氢重要的催化剂材料，全球年产量约为9吨，大约需要400公斤的铱才能产生1吉瓦PEM电解水的能力。为了避免供应瓶颈，必须将每吉瓦的铱用量减少到100公斤以下。因此，降低贵金属载量和提升质量活性是PEM电解水催化剂的研发目标和技术方向，贺利氏持续创新推出的铱催化剂，在保证催化性能的基础上有望降低80%—90%铱的用量，降低成本。
崔刚表示，加强贵金属的回收是保障贵金属供应稳定的重要举措，在欧洲，贺利氏已帮助客户累计回收数百公斤级催化剂涂层质子膜和膜电极组件。此外，贺利氏在江苏南京还建设了一座贵金属回收工厂，具备年处理数千吨含有贵金属的催化剂材料的能力。
