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产品可靠性不足 批量化工艺受限 核心技术装备掣肘我国氢能产业

发布时间:2022-07-12 13:01:03 来源:火博体育app官网 作者:火博体育在线登录

  我国部分氢能技术已达世界先进水平,但多数停留在实验室和样品阶段。因此,亟待加强关键材料核心部件的技术转化,加快形成具有完全自主知识产权的批量制备技术,全面实现关键材料核心部件的国产化与批量生产。

  “国外一辆氢燃料电池汽车的售价约在四五十万元人民币,我们购买一套燃料电池电堆就要花这么多钱。关键设备和材料的瓶颈不破,产业发展将大大受限。”

  “目前,我们所用的燃料电池电堆是从加拿大直接采购,产品售价高、购买周期长。若能实现国产化且质量有保障,肯定愿意优先考虑国内厂家。”

  “在建设加氢站时,我们不是没有试过国产装备,但第一批用完,还是决定改用进口。成本虽高,但毕竟用起来更放心。”

  近日在走访中,多家企业主动向记者提及氢能装备国产化的问题。其中,既涵盖上游的储氢、加氢及运输等环节,也包括中游的燃料电池生产、下游的整车制造等企业。一边承受着高昂成本,在一定程度上受制于人;一边不得不依赖进口,即便国内已有产品,也不敢轻易尝试——这不是一家企业的“烦恼”。多位业内专家证实,我国现已初步掌握氢能基础设施、燃料电池及整车生产的主要技术,但关键装备的工业化、本土化亟待加速,这也将直接影响我国氢能产业的自主可控发展。

  中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2019版)》指出,与发达国家相比,我国“在氢能自主技术研发、装备制造、基础设施建设等方面仍有一定差距”。

  以产业链的关键一环——燃料电池为例,《白皮书》表示,工程化、产业化水平依然滞后。具体而言,“膜电极、双极板、质子交换膜等,已具备国产化的能力,但生产规模较小;电堆产业发展较好,但辅助系统关键零部件产业发展较为落后;系统及整车产业发展较好,配套厂家较多且生产规模较大,但大多采用国外进口零部件,对外依赖度高。”

  在接受记者采访时,中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员衣宝廉称,我国在整车、系统等方面早有布局,但零部件企业相对较少,尤其是核心部件、材料及其配套工艺迟迟未能突破。“像质子交换膜、空压机、氢气循环泵等设备,国内虽有企业介入,但与国际先进产品相比,可靠性、耐久性仍存在较大差距。大部分关键零部件依赖进口,无形中增加成本。”

  对企业而言,“成本”表现得更为直接。一位不便具名的整车制造商告诉记者,其使用的电堆等核心部件,目前为加拿大进口,国内尚无产品可满足要求。“进口成本高、周期长,售后服务也相对麻烦。若有质量可靠的国内产品,我们肯定愿意优先考虑。”

  类似情况,还发生在加氢站建设等其他环节。广东国联氢能技术有限公司总经理王德新表示,早期建站时,国产装备曾被作为首选。“但一批产品用完后,我们还是决定改为进口。并非国产设备一定不行,而是在使用中发现,有的批次质量好,有的则差一些。进口装备的成本能高出百分之七八十,但质量稳定、有保障。”

  “不过,采购成本虽高,进口设备的维修频率低、使用周期长。看起来一次性投资贵,如果按照全生命周期折算下来,进口设备其实更划算。至少目前,国产装备还需要一定的成熟期。”王德新直言。

  国家能源集团北京低碳清洁能源研究院新能源中心助理主任何广利认为,目前在碱性电解水、氢气纯化等制氢环节,装备国产化率较高,基本不存在“卡脖子”现象。而在产业链中下游,依赖进口的情况相对突出。“准确地说,国内企业不是完全做不出,但要实现批量化生产,一致性、可靠性还面临较大挑战。”

  “比如催化剂、加氢枪、高压阀门等,除了技术和材料因素外,批量化的生产工艺技术也非常重要。实验室产品的性能或许可以,连续化的生产工艺却不一定过关。”何广利表示,技术攻关仅仅是第一步,进入产品阶段,如何真正将技术转化为生产,且保证设备的性能好、成本优,可靠性及寿命达标才是难点所在。“说白了,大多数设备不是卡在实验室阶段,关键在于能不能实现稳定量产,也就是难在工艺技术。”

  工艺技术受限,在部分业内人士看来,与下游市场也息息相关。“由于起步晚、经验少,国内装备的可靠性尚未得到充分验证。”北京中科富海低温科技有限公司氢能技术研发主管雷灵龙坦言,在氢能产业兴起之前,很多配套装备并无太大市场,国内需求少,厂家自然不愿过多投入。久而久之,国产装备与国际先进水平的差距越来越大。

  此外,即便已实现投用的装备,目前也未形成“反馈机制”。以加氢站为例,何广利表示,美国、日本等地,均已建立起完善的数据收集及分析系统。一单出现问题,可及时反馈给技术开发方,进而有针对性地解决问题。“我们对此重视不足,更多还在采用‘土办法’,设备坏了就更换,没有深究到底为何坏了,是产品本身问题还是工况不合理,从而缺乏示范阶段的反馈数据,反过来难以促进装备水平再提升。”

  多位企业负责人还告诉记者,由于国产化装备的标准、规范尚不健全,企业更多只能自行摸索与选择。“如何评定一套设备的优劣?在缺乏具体参数的情况下,只能选择一些国际知名品牌。”上述未具名的企业负责人称。

  “应该看到,我国的部分技术水平已达到、甚至超过国外的商业化产品,但多数停留在实验室和样品阶段,还没有形成大批量生产技术。因此,亟待加强上述关键材料核心部件的技术转化,加快形成具有完全自主知识产权的批量制备技术和建立产品生产线,全面实现关键材料核心部件的国产化与批量生产。”结合现状,衣宝廉呼吁。

  衣宝廉还指出,目前,从部件到系统的评价检测体系仍不健全,导致氢能产业全链条下的产品推广严重受限。对此,亟待完善相关标准体系,建立完整、有效的材料、部件、系统等检测体系,为产品应用提供基础保障。

  “比如在日本、美国,目前都有大型涉氢装备的国家级测试中心,从安全到性能测试,涵盖制氢、储氢、加氢站、燃料电池等各个环节、各类设备。但在我国,这类专业中心少之又少。”何广利进一步表示,对于氢能装备而言,进入示范阶段的批量生产是薄弱环节、共性问题。“如何做出来、能工作,还要保持长期良好运转、具备一定的竞争力,这是实现国产化的根本所在。”

  对此,佛山环境与能源研究院院长赵吉诗也称,整体来看,进口装备已经或更接近于完成示范应用、验证、改进完善的过程,在稳定性、一致性、系统匹配性等方面具有一定优势。但也要看到,国产装备的售后更便利、价格更低廉,提高国产化率是降成本的必然选择。为破除氢能产业发展“重技术、轻装备”的局限,一方面要持续支持技术创新,加快国产化装备的商业化应用;另一方面,采取措施鼓励国产装备的应用推广。“任何一种技术或装备的成熟,都要经过长时间的示范应用、验证、改进完善,逐步发展成熟,这一过程需要供需两方齐心协力。”

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