氫能與氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈概述PPT課件

氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈概述,2018年3月20日,1,.,目錄,一、氫能產(chǎn)業(yè)鏈二、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈（一）制氫（二）儲(chǔ)運(yùn)氫（三）加氫站（四）氫燃料電池（五）氫燃料電池汽車(chē)三、總結(jié),2,.,一、氫能產(chǎn)業(yè)鏈,氫能，H2，資源豐富，來(lái)源多樣，可儲(chǔ)存，可再生，熱值高，清潔無(wú)污染，是唯一的同時(shí)滿足資源、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展要求的新能源，很可能成為二十一世紀(jì)的終極能源（氫的同位素：氕、1H，氘、2H，氚、3H）。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括：制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、氫氣應(yīng)用。制氫是基礎(chǔ)，儲(chǔ)運(yùn)和加氫是氫氣應(yīng)用的核心保障。,3,.,氫能產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成,傳統(tǒng)用途,氫能源,4,.,二、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈,氫能利用的核心媒介是氫燃料電池。氫+氧燃料電池水+電流+熱量化學(xué)總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O+電+熱氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈包括：制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫、加氫站、氫燃料電池系統(tǒng)、各項(xiàng)應(yīng)用。,5,.,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成,氫能源（制氫、儲(chǔ)運(yùn)）,加氫站,燃料電池系統(tǒng),電堆,系統(tǒng)輔件,膜電極,端板,雙極板,密封圈,氣體擴(kuò)散層,應(yīng)用,空壓機(jī),增濕器,氫循環(huán)系統(tǒng),DC/DC,碳布/碳網(wǎng),催化劑,質(zhì)子交換膜,客車(chē),轎車(chē),機(jī)車(chē),叉車(chē),便攜式電源,固定式電源,6,.,（一）制氫,氫是二次能源，都是通過(guò)一次能源轉(zhuǎn)化而來(lái)。目前常用的制氫方法：化石燃料制氫、工業(yè)尾氣副產(chǎn)氫回收、熱分解制氫、電解水制氫。,7,.,制氫方式,化石燃料制氫,含氫尾氣副產(chǎn)氫回收,高溫分解制氫,電解水制氫,其他制氫方式,石油制氫,天然氣制氫,煤氣化制氫,氯堿副產(chǎn)氫,焦?fàn)t氣,氨分解,甲醇裂解,合成氨馳放氣,生物質(zhì)氣化,風(fēng)能,光解水,水能,核能,地?zé)?海洋能,太陽(yáng)能,純化,氫氣,8,.,各種制氫方式的優(yōu)缺點(diǎn),9,.,電解水制氫相關(guān)企業(yè)及性能,10,.,（二）儲(chǔ)運(yùn)氫,氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，在常溫常壓下，氫氣的密度只有空氣的1/14，即在0時(shí)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氫氣的密度為0.0899g/L。儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)主要包括：氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、固體儲(chǔ)運(yùn)、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)。,11,.,各種儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度和優(yōu)缺點(diǎn),12,.,儲(chǔ)運(yùn)氫相關(guān)企業(yè),儲(chǔ)運(yùn)氫方法企業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù),氣態(tài)儲(chǔ)氫液態(tài)儲(chǔ)氫固態(tài)儲(chǔ)氫有機(jī)液態(tài)體儲(chǔ)氫,北京科泰克車(chē)用儲(chǔ)氫京城股份/天海車(chē)用儲(chǔ)氫沈陽(yáng)斯林達(dá)車(chē)用儲(chǔ)氫中材車(chē)用儲(chǔ)氫中國(guó)中氫車(chē)用儲(chǔ)氫中集氫能車(chē)用儲(chǔ)氫安瑞科運(yùn)輸及站用儲(chǔ)氫罐博源（湖北）實(shí)業(yè)氣罐、氣罐車(chē)浙江巨化儲(chǔ)氫罐張家港福瑞氫能液氫生產(chǎn)、低溫槽車(chē)中國(guó)航天科技集團(tuán)101所液氫生產(chǎn)北京浩運(yùn)金能儲(chǔ)氫合金廈門(mén)鎢業(yè)儲(chǔ)氫合金寧波申江儲(chǔ)氫合金粉湖南科力遠(yuǎn)儲(chǔ)氫材料安泰科技儲(chǔ)氫材料江蘇申建氫能儲(chǔ)氫材料武漢氫陽(yáng)有機(jī)物儲(chǔ)氫杭州聚力氫能有機(jī)物儲(chǔ)氫,13,.,（三）加氫站,氫燃料電池的應(yīng)用和商業(yè)化離不開(kāi)加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。氫氣加注是通過(guò)將不同來(lái)源的氫氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)增壓儲(chǔ)存在站內(nèi)的高壓罐中，再通過(guò)加氣機(jī)為氫燃料電池汽車(chē)加注氫氣。,14,.,氣源,干燥系統(tǒng),調(diào)壓（計(jì)量）裝置,氫氣壓縮系統(tǒng),加氣系統(tǒng),低壓區(qū),中壓區(qū),高壓區(qū),儲(chǔ)氣系統(tǒng),氫燃料電池汽車(chē),15,.,加氫設(shè)備,加氫站的主要設(shè)備：泄氣柱、壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐、加氣機(jī)、管道、控制系統(tǒng)、氮?dú)獯祾哐b置及安全監(jiān)控裝置。核心設(shè)備：壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐、加氣機(jī)。目前我國(guó)從事核心設(shè)備研發(fā)的企業(yè)較少，加氫核心設(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口，自主產(chǎn)品發(fā)展不成熟，導(dǎo)致了我國(guó)加氫站建設(shè)成本很高。目前我國(guó)加氫站建設(shè)技術(shù)已經(jīng)很成熟，最大問(wèn)題是建設(shè)成本很高，關(guān)鍵是土地成本和核心零部件成本較高。,16,.,加氫相關(guān)企業(yè),17,.,加氫相關(guān)企業(yè),18,.,加氫站建設(shè),加氫站是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎(chǔ)設(shè)施，2017年我國(guó)加氫站建設(shè)提速，從2016年的3座增加到8座。中國(guó)制造2025節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(shū)（2016）明確提出了2020-2030年的加氫站建設(shè)規(guī)劃。,國(guó)內(nèi)加氫站建設(shè)規(guī)劃,19,.,我國(guó)加氫站建設(shè)現(xiàn)狀,20,.,我國(guó)加氫站建設(shè)現(xiàn)狀,21,.,目前加氫站建設(shè)的難點(diǎn),1、審批難。加氫站屬于新生事物，國(guó)家還沒(méi)有建立健全相關(guān)法規(guī)，土地規(guī)劃、建設(shè)選址等審批程序、流程、標(biāo)準(zhǔn)以及審批層級(jí)、權(quán)責(zé)沒(méi)明確，審批過(guò)程長(zhǎng)，協(xié)調(diào)部門(mén)多；2、無(wú)統(tǒng)一規(guī)范的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家還沒(méi)有統(tǒng)一制定加氫站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)，安全監(jiān)管較難，嚴(yán)重制約加氫站商業(yè)化。3、建設(shè)成本高。加氫站的建設(shè)條件要求高，核心零部件如壓縮機(jī)、加氣機(jī)等主要依賴(lài)進(jìn)口，制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫成本也比較高；此外氫燃料電池商業(yè)化還處于起步階段，成本回收也比較漫長(zhǎng)，目前的加氫站還處于試點(diǎn)階段。例如神華集團(tuán)在我們?nèi)绺藿ㄔO(shè)的一座加氫站的投資額就高達(dá)5300萬(wàn)。,22,.,（四）氫燃料電池,氫燃料電池（HydrogenFuelCell），是將氫氣和氧氣化合產(chǎn)生電、水、熱的電化學(xué)裝置。只要保證燃料供給，氫燃料電池將會(huì)連續(xù)發(fā)電。整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程安靜、無(wú)污染，電池效率比化石燃料燃燒高23倍，能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)8090%。氫+氧燃料電池水+電流+熱量化學(xué)總反應(yīng)式：2H2+O2=2H2O+電+熱氫燃料電池是一種真正的零排放電源。,23,.,氫燃料電池系統(tǒng),氫燃料電池系統(tǒng)是由電堆（核心）、氫氣供給循環(huán)系統(tǒng)、空氣供給循環(huán)系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)構(gòu)成。目前我國(guó)氫燃料電池系統(tǒng)集成技術(shù)比較成熟，但冷啟動(dòng)溫度一般為-20，與豐田的-30還有差距。,24,.,氫燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成圖,催化劑,質(zhì)子交換膜,碳布/碳網(wǎng),氣體擴(kuò)散層,雙極板,膜電極,密封圈,端板,電堆,氫燃料電池系統(tǒng),電控系統(tǒng)（DC/DC）,水熱管理系統(tǒng)（增濕器）,空氣供給循環(huán)系統(tǒng)（空壓機(jī)）,氫氣供給循環(huán)系統(tǒng),25,.,氫燃料電池系統(tǒng)主要企業(yè)及產(chǎn)品參數(shù),26,.,氫燃料電池系統(tǒng)核心零部件,1、電堆（Galvanicpile），分為水冷電堆和空冷電堆。一般空冷電堆用于小型化設(shè)備中，如上海攀業(yè)、江蘇清能生產(chǎn)的空冷電堆，功率、體積較小。2、膜電極（MembraneElectrodeAssemblies），通常由氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、催化劑通過(guò)熱壓工藝制成，是氫燃料電池技術(shù)的核心。目前我國(guó)的膜電極功率密度最高達(dá)到1.0W/cm2,與國(guó)際水平的1.8W/cm2，仍有差距。3、催化劑（Fuel-cellcatalyzer），具有加速電極交換界面電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)的催化作用，具有導(dǎo)電性好、耐腐蝕性、催化活性高的特點(diǎn)。鉑（Pt）是氫燃料電池電堆中應(yīng)用最多的催化劑，但鉑很稀缺，價(jià)格高（193元/克），低鉑和非鉑催化劑成為下一步催化劑研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。,27,.,4、質(zhì)子交換膜,質(zhì)子交換膜（ProtonExchangeMembrane），是氫燃料電池的心臟，具有為電解質(zhì)提供氫離子通道和隔離兩極反應(yīng)氣體，防止它們直接產(chǎn)生作用的雙重作用。其類(lèi)型包括：全氟磺酸膜、非全氟化膜、無(wú)氟化膜和復(fù)合膜，其中全氟磺酸膜是主流，主要供應(yīng)商是美國(guó)杜邦公司。為降低成本，加拿大Ballard公司也開(kāi)發(fā)了部分氟化膜。山東東岳集團(tuán)2010年自主研發(fā)了全氟磺酸膜，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，打破了美國(guó)、日本長(zhǎng)期的壟斷。,28,.,5、雙極板,雙極板（BipolarPlate），是質(zhì)子交換膜氫燃料電池的關(guān)鍵零部件，影響電池的性能和成本，是制約氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化的瓶頸之一。其類(lèi)型分為：金屬雙極板、石墨雙極板、復(fù)合雙極板。迄今使用最廣發(fā)的是石墨雙極板，但是他制備加工工藝復(fù)雜，成本較高，不適合批量生產(chǎn)。,三類(lèi)雙極板對(duì)比,29,.,6、氫燃料電池系統(tǒng)輔件,氫燃料電池系統(tǒng)輔件，包括空壓機(jī)、增濕器、氫循環(huán)系統(tǒng)、DC/DC（直流-直流電轉(zhuǎn)換器）。目前空壓機(jī)和DC/DC有國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，北京億華通能生產(chǎn)DC/DC，佛山廣順能生產(chǎn)空壓機(jī)。但加濕器、氫循環(huán)系統(tǒng)我國(guó)處于空白狀態(tài)，全部依賴(lài)進(jìn)口。,30,.,我國(guó)氫燃料電池系統(tǒng)總體評(píng)述,我國(guó)氫燃料電池的功率密度、低溫冷啟動(dòng)、壽命等關(guān)鍵性能指標(biāo)；生產(chǎn)成本還與國(guó)外先進(jìn)水平仍有差距。我國(guó)氫燃料電池關(guān)鍵零部件主要依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格高昂，是我國(guó)氫燃料電池的短板。特別是：質(zhì)子交換膜，國(guó)外巨頭形成壟斷，如美國(guó)Dupont、WLCore；3M;比利時(shí)Solvay等，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出復(fù)合膜，山東東岳、新源動(dòng)力、武漢理工；碳紙，Ballard、Toray、SGL等已形成流水線生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)大規(guī)模無(wú)批量生產(chǎn)和應(yīng)用；密封膠，德國(guó)漢高、日本三健形成壟斷；加濕器，主要由美國(guó)、加拿大、德國(guó)的廠商提供，國(guó)內(nèi)空白；氫循環(huán)系統(tǒng)，美國(guó)Park公司開(kāi)發(fā)的氫循環(huán)泵可用于不同的車(chē)型，國(guó)內(nèi)空白。,31,.,（五）氫燃料電池汽車(chē),國(guó)際上日本、韓國(guó)在氫燃料電池乘用車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域走在世界前列，豐田（Mirai，2014年12月）、現(xiàn)代（NEXO，2017年）氫燃料電池乘用車(chē)，已經(jīng)問(wèn)世,32,.,我國(guó)目前已經(jīng)研發(fā)出氫燃料電池汽車(chē)有乘用車(chē)、客車(chē)、物流車(chē)、觀光車(chē)、場(chǎng)地車(chē)等不同類(lèi)型。上汽集團(tuán)、北汽新能源、長(zhǎng)安汽車(chē)、長(zhǎng)城汽車(chē)、奇瑞新能源、陸地方舟、青年汽車(chē)等大小車(chē)企都積極布局氫燃料電池汽車(chē)，不同車(chē)型已經(jīng)問(wèn)世。,33,.,各地氫燃料電池汽車(chē)示范運(yùn)用情況,34,.,我國(guó)氫能與氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈主要企業(yè)統(tǒng)計(jì)表,制氫儲(chǔ)運(yùn)加氫燃料電池系統(tǒng)應(yīng)用,制氫神華集團(tuán)首鋼氧氣香河華瑞華能集團(tuán)中節(jié)能風(fēng)電華昌化工制氫設(shè)備林德集團(tuán)七一八研究所大陸制氫北京氫璞派瑞華淳華氫能蘇州競(jìng)立,氣態(tài)儲(chǔ)氫科泰克天海中氫EKC安瑞科新興重工液態(tài)儲(chǔ)氫富瑞氫能航天101所固態(tài)儲(chǔ)氫浩運(yùn)金能廈門(mén)鎢業(yè)申江科技科力遠(yuǎn)安泰科技申建氫能有機(jī)物液態(tài)體儲(chǔ)氫武漢氫能聚力氫能,加氫站建設(shè)富瑞特裝上海舜華華南集團(tuán)上海驛藍(lán)神華集團(tuán)久安通安徽明天普渡氫能?chē)?guó)達(dá)新能源海珀?duì)柤託湓O(shè)備雪人股份漢鐘精機(jī)厚普股份海德利森渦卷精密機(jī)械儲(chǔ)氫罐（瓶）中材科技京城股份安瑞科壓縮機(jī)北京天高,系統(tǒng)億華通新源動(dòng)力上海攀業(yè)大連光陽(yáng)機(jī)電濰柴（弗爾賽）氫璞創(chuàng)能北京碧空武漢眾宇南通澤禾廣東國(guó)鴻上燃動(dòng)力質(zhì)子交換膜東岳集團(tuán)三愛(ài)富武漢理工新能源催化劑貴研鉑業(yè)北方稀土蘇州擎動(dòng)動(dòng)力宇辰新能源,乘用車(chē)上汽集團(tuán)北汽新能源長(zhǎng)城汽車(chē)長(zhǎng)安汽車(chē)廣汽汽車(chē)客車(chē)福田汽車(chē)宇通客車(chē)中通客車(chē)南京金龍中植新能源五州龍上海申龍安徽安凱青年汽車(chē)金龍汽車(chē)佛山飛馳揚(yáng)子江,電堆上海神力北京氫璞新源動(dòng)力上海攀業(yè)江蘇華源江蘇清能濰柴（弗爾賽）浙江南都雙極板上海神力鑫能石墨聯(lián)強(qiáng)碳素江陰滬江喜麗碳素上海弘楓膜電極世紀(jì)富源武漢理工新源動(dòng)力上海河森蘇州擎動(dòng),物流車(chē)東風(fēng)汽車(chē)福田汽車(chē)中國(guó)重汽叉車(chē)安徽合力有軌電車(chē)中車(chē)唐山中車(chē)四方無(wú)人機(jī)同濟(jì)大學(xué)眾宇動(dòng)力上海清能,35,.,三、總結(jié),氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈,36,.