甲醇燃料电池调研报告.doc

1、甲醇燃料电池调研报告甲醇燃料电池调研 报告 调研小组赴北京进行甲醇燃料电池产业现场交流。调研小组与氢璞创能和中国智氢联盟两家单位进行了对接，详细了解了两家单位，并就甲醇燃料电池产业中几个重点问题展开了讨论。氢璞创能成立于 2021 年，注册资本 1258 万元，其 100控股公司江苏耀扬注册资本 1000 万元，目前员工 42人，核心研发队伍有博士 4人，硕士 5 人，本科 10 人。氢璞创能是国内首家生产出商用燃料电池的单位，致力于电池各模块的整合、推广应用，业务主要集中在甲醇重整制氢模块、低压水冷电堆模块的设计及燃料电池的组装，主要采用手工装配，生产能力不大。目前产品还处于推广试验的阶段，

2、与国内的长安、奇瑞公司进行了技术合作，有个别车辆正在试验。该企业正在进行融资以扩大生产规模，提高生产效率,其在北京有两家配套的部件制造公司。中国智氢联盟正在筹备中，其目的是融合制氢、用氢企业，建立氢能产业的发展平台，目前加盟的高校、企业 20 家左右，但是尚无这些加盟企业的具体信息。神华集团、宇通客车等单位均成立研发团队，开发燃料电池，但是这几家单位未加入智氢产业联盟。宇通公司是国内领先的大型客车公司，在大型客车和新能汽车领域拥有很大技术优势，有多款新能汽车产品在售，是首批加入中国燃料电池汽车产业技术创新战略联盟的成员。目前，宇通已确立插电式混合动力、纯电动到燃料电池客车（主要是氢燃料电池客车

3、）的战略发展路线，于 2021 年和 20_ 年分别研发燃料电池增程式纯电动客车和宇通新一代燃料电池城市客车，在燃料电池整车集成及控制技术、燃料电池系统集成及控制技术、动力系统构型、参数优化及整车动力匹配优化控制技术、基于氢-电-结构耦合的高压安全技术等方面有着深入的研究。20_ 年宇通客车成为商用车行业内首家具备燃料电池客车生产资质的企业。现将调研结果汇报如下：一、燃料电池简介 燃料电池是一种将甲醇、氢气等燃料转化为电能的装置，属于能量转换装置而非储能装置，它与普通电池的区别在于不存在一般意义上的“充电”过程，而是像内燃机只要有燃料（氢气、甲醇等）和氧化剂（空气）供给，就会有持续不断的电力输

4、出，其原理如下图所示。燃料电池具有能量转换效率高（一般 40-50，而内燃机仅为 30）、清洁、功率密度高及模块化结构等突出特点，在固定发电系统、现场用电、分布式电、空间飞行器电及交通工具用电等方面有广阔的应用前景。根据电解质不同，可将燃料电池分为磷酸盐燃料电池（PAFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC），碱性燃料电池（AFC），熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），固体氧化物燃料电池（SOFC），见下表。PEMFC PAFC AFC MCFC SOFC 电解质 聚合物膜 液态 H 3 PO 4 （固定不动）液态 KOH （固定不动）熔融碳酸盐 陶瓷 电荷载体 H + H + OH - CO 3

5、2- O 2- 工作温度 80 20_ 60-20_ 650 600-1000 催化剂 铂 铂 铂 镍 钙 钛 矿 （ 陶电池组件 碳基 碳基 碳基 不锈钢基 陶瓷基 燃料兼容性 H 2 ， 甲醇 H 2 H 2 H 2 ，CH 4 H 2 ，CH 4 ，CO 目前，国际上最具发展前景的是质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池，质子交换膜燃料电池主要使用在可移动电领域、电动车、通信基站等需要使用灵活且不允许高温的场合，固体氧化物燃料电池主要适用于热电联产进行区域供热供电，而国内最具发展潜力的就是质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池根据使用的燃料不同可以分为氢燃料电池和甲醇燃料电池，具有高功率

6、密度（高于其它燃料电池，远高于锂离子电池）、好的开关能力、低温工作环境、使用环保等优点，其缺点是使用昂贵的铂催化剂和聚合物质子交换膜。目前其最具潜力的应用领域为燃料电池车；国内有意向的汽车厂家都已经开始与电池厂商合作或自主研发，例如神华、新奥都成立燃料电池相关的研发团队。二、产业现状 1 、氢燃料电池发展现状 质子交换膜燃料电池最适合的燃料就是氢气，其功率密度最大，发展时间最长，技术相对成熟，例如河南省的宇通公司就在开发氢燃料电池车。大部分燃料电池汽车均使用了氢燃料电池；但是氢气的存储和加注问题是个瓶颈，导致其续航能力不足、燃料加注不方便，因此在加氢站的分布和快速高压加注氢气的问题解决之前，推

7、广受到了很大限制。2 、甲醇燃料电池发展现状 甲醇燃料电池的质量功率密度不如氢燃料电池，但是由于使用了液体甲醇燃料，其体积功率密度优于氢燃料电池，因此也是各国科研人员研究的重点之一。甲醇燃料电池根据使用甲醇的方式分为直接甲醇燃料电池和间接甲醇燃料电池。目前国内甲醇燃料电池年消耗甲醇约为 50 吨；预测 5 年后发展顺利可达到 1 万吨的消耗量。（ （1 ）直接甲醇燃料电池 目前，国内研究最深的是中科院大连化学物理研究所，其研究水平在国际上也达到了一流水平，该所研制的直接甲醇燃料电池已经应用于军方的步兵便携式电，但是其成本过高无法进行商业推广。（ （2 ）间接甲醇燃料电池 由于直接甲醇燃料电池成

8、本过高，而氢燃料电池又存在氢不方便的问题，因此结合二者的特点，出现了间接甲醇燃料电池，氢璞创能的技术就属于此类。此类装置将甲醇裂解、变压吸附分离出氢气，氢气再进入氢燃料电池中进行发电。虽然解决了燃料和电池相对成本的问题，但是增加了甲醇催化裂解单元和变压吸附单元，带来了设备大型化的问题，难以使用在家用汽车和便携式电上，因此间接甲醇燃料电池最有前途的应用是在大型甲醇燃料电池汽车领域。而相对于锂离子电池车，甲醇燃料电池车仍然存在成本过高的问题，这就是制约其进一步推广的瓶颈。综合来看 ，虽然其在功率密度和环保上具有很高优势，但是在成本问题解决之前，燃料电池仍然处于一种示范运行、试验运行的阶段，市场规模

9、很小，距离真正的推广还很远。三、发展趋势 甲醇燃料电池的技术核心是甲醇重整制氢模块和水冷燃料电池堆模块，甲醇重整制氢的关键是裂解反应器和变压吸附单元的小型化，电池堆的关键是电极材料和质子交换膜。经过几十年的发展，电极使用的铂催化剂和质子交换膜仍然是导致整个电池系统成本过高的原因。间接甲醇燃料电池在未来的发展方向上，仍然是通过不断降低催化剂铂的用量或是使用非贵金属替代的方法，以及开发新的高效率生产电解质膜的技术来降低电池的成本。四、产业政策分析p 根据 20_ 年出台的中国制造 2025规划纲要，我国在 2021 年达到 1000辆燃料电池汽车（包括氢燃料电池和甲醇燃料电池）的运行规模，2025

10、 年实现制氢、加氢配套完善，燃料电池汽车实现区域小规模运行。在 20_-2021年新能汽车政策中，给予燃料电池乘用车 20 万元、轻型客车/30 万元及大中型客车/货车的 50 万元补贴，补贴 5 年不退坡。北京市地方规定自 20_ 年 4 月 1 日起至 20_ 年 12 月 31 日，凡纳入国家节能与新能汽车示范推广应用工程推荐车型目录和免征车辆购置税的新能汽车车型目录，且符合本市产品技术、安全及售后服务等要求的邮政、物流、环卫等纯电动专用车辆，在取得北京市车辆登记牌照后，在中央补贴基础上，本市邮政、物流、环卫等纯电动专用车补助按中央标准 1:1 确定，具体为：按电池总容量计算，20_ 年

11、每千瓦时补贴 1800 元，每辆车补贴总额不超过 13.5万元；20_ 年和 20_ 年补助标准按照 20_ 年标准执行。如国家政策调整，本市财政补助标准参照国家政策另行制定。汽车生产企业享受中央和本市财政补助总额最高不超过车辆销售价格的 60。目前河南省仅有对燃料电池生产取消消费税的优惠，暂时没有对电池车的地方补贴金额。尽管政策对燃料电池的补贴非常高，但是仍不足弥补其过高的电池成本。例如氢璞创能的甲醇燃料电池成本为 2-5 万元/KW，一台客车需要 30-40KW 的甲醇燃料电池，电池成本已达到 100-20_万元的级别，即使中央和地方以 1:1 的方式各补贴 50 万，也仅能够保证其进行示

12、范性运行。此外， 目前锂离子电池车的推广应用效果也远好于燃料电池车，在相当一段时间内会占据国内新能领域内的主流地位。的 五、集团公司进入该行业的 SWOT 初步分析p 1.优势 （1）集团公司化工板块拥有近 300 万吨甲醇产能，具有区域性规模优势，能够提供丰富的原料，未来可能参与甲醇加注站的建设； （2）装备制造板块在变压吸附设备设计和生产领域具有较强的能力，有可能为甲醇燃料电池配套设备提供服务。2.劣势 （1）燃料电池车不是简单地改装汽车，而是完全重新设计制造电池和汽车，集团公司目前缺乏电池和汽车行业的产业基础、人才和技术，难以进行产品开发； （2）装备制造板块缺乏制造燃料电池主要部件的能

13、力，短时间难以深度介入燃料电池的生产领域； （3）氢璞创能公司目前寻求合作方的主要目的在于融资用于扩大产能，但不涉及甲醇燃料电池核心技术合作； （4）氢璞创能公司希望合作方具有汽车整车生产能力，而集团公司暂时不具备此能力。3.机遇 （1）燃料电池（包括氢燃料电池和甲醇燃料电池）是一个新兴产业，技术和资本方面需要大量的合作，早期介入的相对投资需求更小，目前国家政策对此类新能的支持力度比较大； （2）在燃料电池车中，甲醇充当了燃料的角色，意义类似于汽车中使用的汽油，如果未来该技术取得进一步突破，将对甲醇产业起到带动作用； （3）集团公司处于转型期，对发展新兴产业的渴望非常强烈。4.风险 （1）整个燃料电池车行业，都处在刚进入试验性、示范性的阶段，近期市场空间不大； （2）未来燃料电池技术如果没有重大技术突破，不能有效降低电池的成本，仅靠政府补贴很难大范围推广； （3）国家目前的重点方向是锂离子电池车（电动汽车），其推广应用效果要远好于燃料电池