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其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)不依赖于氢的产生,是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的一种变种路线,直接使用纯甲醇而不需要预先重整制氢。吉利的甲醇燃料电池汽车即采用该技术路线。
而低温甲醇燃料电池(RMFC)与高温甲醇燃料电池(HTMFC)技术体系类似,包括关键材料、核心部件、系统集成、智能控制,以及多能源组合利用等,根据反应温度和对氢气反应纯度的需求不同,采用的反应材料和系统附件也略有不同,如RMFC的电堆采用低温PEMFC电堆,吃“精粮”,系统需要配套气体纯化设备和高压缓冲储氢装置,而HTMFC反应温度高达120~800度,可以吃“粗粮”,但对系统热管理及控制策略提出了更高的要求。
从供应链水平来看,由于入局的企业偏少,基本呈现自主开发,部分需求向供应商采购的模式。其中直接甲醇燃料电池较早运用于军工领域,系统结构相对简单,部分企业已经可以实现材料及系统辅件的自主化生产;而低温甲醇燃料电池和高温甲醇燃料电池由于结构相对复杂,除了阀门等对精度要求较高的器件,国内企业基本可以实现系统各部件的供应。
在生产设备上,国产化率达到70%,在部分检测设备上依然优先采用精度较高的进口设备。
技术性能方面,国内企业已经基本掌握了关键材料、部件及模块的制备技术。
直接甲醇燃料电池把系统效率和稳定性的提升希望寄托在反应温度的提升上。“当前在200度左右的反应温度,系统效率大概在65%左右,如果温度可以提升到300-400度,系统效率可以提高到80%,因此‘原材料’膜电极和催化剂是突破的重点。对于我们做直接甲醇燃料电池的企业来说,就是不骄不躁,坚持把产品性能搞好。”上海舵克工程师俞荣表示。
而低温甲醇燃料电池(RMFC)与高温甲醇燃料电池(HTMFC)均拥有甲醇重整、氢燃料电池电堆等技术含量较高的模块。在甲醇制氢模块上,国内以广东能创、苏州氢洁为代表的企业拥有较为领先的核心技术。
以广东能创为例,其M60车载甲醇重整制氢燃料电池动力总成系统的甲醇重整系统产氢量提升至650L/min-1200L/min,同等发电量的情况下,产氢机的体积相当于氢罐体积的三分之一。
成本方面,在入局企业规模相对较小的情况下,直接甲醇燃料电池的系统成本在5000-6000元/kW;低温甲醇燃料电池(RMFC)与高温甲醇燃料电池(HTMFC)多出了一整套重整制氢系统,与氢燃料电池相当,甚至更高。但由于氢源的成本较低,后期的运维成本上较低。
应用方面,由于甲醇燃料电池汽车市场保有量过少,使得消费者对甲醇燃料电池汽车的认识还不够清晰,因此对甲醇燃料电池汽车的安全、性能等存在疑虑,同时由于缺少实际运营的数据支撑,甲醇燃料电池车在推广方面也存在不小的阻力。
“在氢燃料电池的储运暂时没有较好的解决方案的情况下,甲醇燃料电池越来越引发业界的关注。整个氢能产业正壮大发展,无论是氢燃料电池,还是甲醇燃料电池,共同诉求都是更便捷的氢源、更高的反应效率,更稳定的动力系统,共同的诉求将促使甲醇燃料电池、氢燃料电池在多元化的应用中形成发展合力。”苏州氢洁研发总监余皎认为。
对于何时能实现规模化应用,业内人士推断:甲醇在储运加注方面有着现阶段氢气/液氢无法超越的成本、技术等方面的优势,但从技术研发、基础配套设施等方面,以及市场化运作的程度来看,都有很长一段路要走,要商业化大概需要5年时间。
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