在筆者收集的資料中,總結了幾點多數專家共同認可的因素,來對氫燃料電池在應用中無法回避的問題進行一些剖析: 1,氫氣的制取: 氫氣制取的方法非

在筆者收集的資料中,總結了幾點多數專家共同認可的因素,來對氫燃料電池在應用中無法回避的問題進行一些剖析:

1,氫氣的制取:氫氣制取的方法非常多,最常見的包括水電解和天然氣或甲醇等化石燃料的重整,目前全球90%以上的氫氣都是通過后者的方法制取出來的,技術非常成熟,目前的工廠車間成本大約為2.5元/m3,而在HYDrone-1800上實現4.5小時續航大約只消耗了3.5m3氫氣。但是目前氫氣還是屬于一種工業品,算上分裝、壓縮、運輸、分銷等成本,目前高純氫的零售價格一般在15元/ m3左右。目前許多工業國家正努力在未來實現氫經濟社會,將氫氣變成一種消費品,其潛在的成本非常低廉。我們國家正在大力推廣煤制氫,氫氣成本大約為0.8-1元/m3。

2,燃料電池的高昂價格:在氫燃料電池發電的過程中會用到金屬鉑作為催化劑。而金屬鉑,就是我們常說的白金,屬于稀缺金屬,被很多人認為是造成燃料電池成本高的主要原因。但是事實上我們了解到,目前在燃料電池中的鉑使用量非常少,其材料成本根本不高,每kW功率燃料電池所含有的鉑的價值大約也就100-200元RMB,而且目前用量還在不斷降低。真正造成成本高的原因是產業不夠成熟,產量太小導致生產成本過高。當然單靠無人機行業可能無法將產量做到足夠大,但是隨著氫燃料電池在汽車等其他領域的普及,其成本會大幅下降,甚至低于鋰電池目前的成本水平。當然目前還有很多公司和研究機構在研究非貴金屬催化劑,目前有一些已經取得了不錯的效果。

3,氫氣的儲存:一般常見的儲存方法有常壓吸附儲氫、高壓儲氫、液氫儲氫、化合物儲氫等。氫氣的各種存儲方法都有各自的缺陷,目前一般都是根據終端產品的應用領域和使用方法來選擇更合適的儲氫方法。在汽車上被各大車廠廣泛采用的是高壓儲氫方法,但是需要匹配合適的加氫設備。工程師們正在不斷的努力設計出使用更方便更安全的加氫設備,做到像汽車加油一樣的便捷。

氫能民用就此“因噎廢食”?

在討論這個問題之前,我們先看幾則新聞,以下新聞均摘自中國科技部官方網站:

?2015年9月,中國科大杜平武教授課題組研制出一種新型光催化制氫材料,具有高效率、低成本的優異特性。該小組研究發現,過渡金屬“磷化物”作為一種“助催化劑”,有著很好的光催化制氫性質,將磷化亞銅、磷化鉬等磷化物負載在半導體上,可以有效提升半導體光催化產氫效率。在此基礎上,該課題組又巧妙地將新型磷化鎳“助催化劑”,負載在硫化鎘半導體上,獲得了高效、穩定、廉價的人工光合成催化劑。杜平武表示,這種新型光催化制氫材料價格低廉、性能優異、制備簡單、穩定性強,對于未來光解水制氫具有重要應用價值。

?2015年12月,中國科大學熊宇杰教授課題組設計出一類具有原子精度殼層結構的助催化劑,在降低貴金屬鉑助催化劑用量的同時,大幅度提高光解水制氫性能,為開發低成本、高性能光催化材料提供了新的途徑。

熊宇杰小組別出心裁地設計出一種新型鈀-鉑核殼結構助催化劑,無需使用成本高昂的原子層沉積技術即可生長少數原子層厚度的金屬殼層。熊宇杰表示,基于該技術,光解水制氫效率與無助催化劑的半導體光催化劑相比提高了322倍,比傳統純鉑助催化劑的半導體光催化劑體系提高8.2倍。同時,該設計以相對廉價的鈀內核替代了金屬鉑,使材料成本降低了1/3以上。

?2015年12月,中國科學技術大學化學與材料科學學院吳長征教授研究組與張群教授研究組合作,研制出全新水溶性簡單小分子助催化劑,成功將光催化產氫性能提高了32倍,為擺脫目前廣泛使用的貴金屬助催化劑提供了新途徑。

一個又一個相關技術在突破,雖然從研究成果到工業化應用還有很長的路要走,但可以預見的是,隨著氫氣制取技術漸趨多樣化,有望擺脫傳統貴金屬助催化劑體系,為設計廉價、高效的光催化體系提供新途徑。

[責任編輯:趙卓然]

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