燃料电池技术:实现碳独立的绿色驱动力

近年来，全球每个地区的能源需求都出现了显著增长。每个国家都在采用不同的技术，为各种应用提供必要的电力。然而，电站和终端用户行业不断上升的碳排放水平是各国应对气候变化和全球变暖问题的首要关切。此外,燃料电池技术是目前最好的替代方案，因为它是一种零碳发电方法，利用氢燃料，排放水和热量，代替任何有害液体。

燃料电池主要分为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)、直接甲醇燃料电池(DMFC)等6种类型。然而，由于PEMFC、PAFC和SOFC技术的操作特点和应用潜力，近年来只有它们取得了显著的发展势头。

PEMFC:在各方面领先行业

质子交换或聚合物电解质膜技术(PEMFC)由于其体积小、重量轻、能量密度高、耐久性强、无泄漏设计和许多其他特点，在很大程度上被集成到广泛的垂直领域。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:

资料来源:美国能源部能源效率和可再生能源办公室(EERE)

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，整个行业的各个参与者都专注于进行研发活动，以引入具有高功率输出的新型高效装置，以加强其产品覆盖范围，满足不断增长的需求。例如，2020年9月，行业巨头巴拉德电力系统公司推出了一款全新的FCgen®-HPS产品，这是一款PEMFC堆栈，专为轻型、中型和重型车辆的高效安装而设计。这种先进的添加物可以在最高95°C的温度下提供高达140千瓦的功率，增强的功率密度约为4.3千瓦/升(kW/L)。

即使在COVID-19危机期间，燃料电池行业仍然发挥着重要作用

前所未有的新冠肺炎危机使各行各业的形势恶化。一些国家经历了严格的全国封锁，商业和工业活动暂停，危及其经济。然而，燃料电池市场并没有受到冠状病毒爆发的太大影响，因为全球危机已经反映出全球低碳发电和运输的必要性。

世界上许多国家都在继续专注于将发电厂关闭导致的低排放“绿色浪潮”提升到一个新水平。因此，政府也推出了一些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针对能源部门的价值356亿美元的新冠肺炎刺激计划。政府还表示，约30%(107亿美元)用于发展该国的氢工业。中国还计划到2030年建设产能约为500吉瓦的工业制氢工厂，到2040年再增加500吉瓦的电解槽产能。

提升应用潜力，为新机遇铺平道路

不同的公共和私人组织在测试和开发新的应用领域方面的持续努力，以及行业参与者之间的大量合作努力，很可能为FC系统揭示新的可能性。例如，2020年9月，H2Bus联盟与爱尔兰巴士制造商Wrightbus签署了一项协议，为欧洲市场提供燃料电池电动巴士(fceb)。此次合作将开始实现H2Bus联盟的目标，包括1000辆零尾气排放的fceb，单层巴士的价格约为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系统而采取的重大资助举措。其目的是推动燃料电池在汽车、船舶、轨道、公共汽车、建筑、固定、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，用于执行救灾行动，称为H2Rescue。据评估，该项目的联邦资金约为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。

加大对氢基础设施的投资将有助于新参与者进入市场

各国都观察到氢基础设施投资总额大幅增加，以支持乘用车和商用车等客户车队从传统燃料向氢燃料的能源转型。例如，2020年5月，澳大利亚联邦政府宣布为推进氢能基金拨款约2亿美元，以支持该国新的氢能项目。这笔资金是根据澳大利亚国家氢战略推出的，旨在促进澳大利亚燃料电池运输系统以及氢气的生产和出口。

加氢站(HRS)统计，主要国家:

资料来源:国际能源机构

此外，根据国际能源署(IEA)的数据，截至2019年底，已有470个HRS投入运营，其中超过45%位于亚太地区。此外，不同的政府和非政府组织都观察到全球氢燃料站的建设和运营激增。此外，各国政府为部署更多绿色能源交通工具而引入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的主要目标

因此，多年来，鼓励碳减排的法规有利于燃料电池的发展。此外，交通运输部门的短期、中期和长期改革目标，以及固定式燃料电池发电的承诺项目，如日本的ENE-FARM，可能会以惊人的速度扩大市场规模。

作者简介

姓名:Divyendu Sharma

Divyendu是《财富》商业洞察能源和电力团队的成员，该公司是业内最有前途的市场研究公司之一。他是一名石油工程师，在市场研究和咨询领域有近两年的经验。Divyendu曾协助能源和电力行业的多个客户对各个领域进行定制分析，以提供与新产品引入、地理扩张和市场进入相关的建议和策略。