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美股启示录

发布时间:2021-07-05 09:13:33 浏览数:

生活。

氢能源的提炼成本跟汽油大致相当,这为它替代石油改变未来世界格局提供了经济价值基础。氢能源目前最大的问题是储运成本高于汽油4倍,但是氢的燃烧效率比石油高1倍,与传统汽车相比,燃料电池车能量转化效率高达40%-60%,是内燃机的1.5-2倍。所以,目前只要将氢的运输成本降低50%,就能让氢动力应用处于经济性许可范围内了。

目前,德国通过电解水利用可回收能源制造氢;日本对氢技术提出了雄心勃勃的计划,到2020年投资预算将达到40亿美元;冰岛和壳牌石油,戴姆勒-克莱斯勒汽车公司以及挪威水力发电建立了独特的合作联盟,发起全球第一个氢经济计划,在今后40年内用氢能源取代石油;美国能源部制定了“氢能源”计划,提出到2020年使燃料电池汽车占整个汽车市场的25%。

而PLUG公司 正是使用氢能燃料电池,属于PEMFC技术,质子交换膜技术的燃料电池可以应用于汽车。氢燃料电池车通过氢与氧结合,经由燃料电池产生电力来为汽车提供动力,其最大特点是行驶中完全没有碳排放和其他污染。根据目前的材料显示,氢燃料电池车行驶里程可以达到500-600公里,而燃料加注仅需3分钟。

与目前国内市场主流的锂电池汽车相比,氢能源汽车具有如下优点:氢燃料电池能做到真正无污染;单次行驶里程数是锂电池车3-5倍;成本更低,氢能源取之不尽;应用领域范围更广等。由于氢燃料电池车的燃烧产物只有水,因此该方向得到了相当多汽车公司的认可。其中,最为积极的是丰田公司。

在2014年CES的会展上,丰田高管勾画氢燃料电池行业未来的一幅美好蓝图。日本丰田公司1月7日正式向外界透露,将于2015年量产氢燃料电池汽车,新车的命名和生产规模将于2004年底对外公布。丰田预计,“氢动力汽车将在未来比许多人认为的要跑的快得多。”对于规模问题,丰田公司表示,目前从旧金山延伸到加利福尼亚南部的“加氢站”已有68个。对于氢燃料电池汽车的“充电”问题,丰田公司目前正与加利福尼亚大学欧文分校合作,共同研究加氢站的布局,以便于车主寻找到加氢站。目前,加州政府已批准2亿美元,资助2015年新建约20个加氢站,并计划在2024年扩大至100家。丰田公司此次展出的氢燃料电池汽车将于2015年率先登陆美国加州。

事实上,早在10年前,丰田汽车就研制出了氢燃料原型车。受益于新能源汽车技术的进步,此次展会上展出的氢燃料汽车已比2002年的原型车成本降低约95%,此前丰田公司管理人员曾表示,丰田氢燃料电池车的售价将在5万至10万美元之间。

而随着汽车公司对该方向投资力度加大,该技术出现突破性进展的可能性也在上升。《科技日报》2013年7月4日头版报道,美国威斯康辛大学麦迪逊分校化学系博士后,马克.洛克维斯基同教授金松携手制造出一种新的二硫化钼结构,其可以显著为水制氢反应提速。研究人员将二硫化钼的纳米结构沉积在一盘石墨上,随后用锂对二硫化钼进行处理,制造出了另外一种具有不同属性的二硫化钼结构,具有非常卓越的催化性能。研究人员表示,新材料由常见的元素钼和硫组成,成本低廉。更重要的是,它完全避开了水制氢反应中的常用催化剂——罕见且昂贵的铂。最新实验提出了一种新的提高催化剂性能方法。新型催化剂的突破,有利于降低燃料电池的制造成本,为进一步推广氢动力车加码。

氢燃料电池技术路线:PEMFC新能源汽车的主流

目前的燃料电池方向中,PEMFC质子交换膜燃料电池、SOFC固体氧化物燃料电池和MCFC熔融碳酸盐燃料电池是主流技术路线:根据性能的不同,前者主要应用于新能源汽车,后两者主要应用于热电联产和固定式发电。

PEMFC质子交换膜燃料电池以全氟磺酸型固体聚合物为电解质,铂/炭或铂铑/炭为点催化剂,氢或净化重整气为燃料,空气或纯氧为氧化剂,带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板,PEMFC的核心是膜电极MEA组件和双极板。

双极板是PEMFC的关键材料之一,其主要功能是为膜电极的组装提供机械支撑和强度,解决密封应力的传动问题,收集电流,分隔氧化剂和还原剂,并引导氧化剂和还原剂流体均匀,平缓且可控地分散到电极表面的反应区域,制造双极板的材料包括石墨、金属和复合材料。

膜电极组件(MEA)是PEMFC 的核心部件,直接影响到燃料电池的成本,膜电极由气体扩散层、质子交换膜、催化剂构成,电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应,额定工作条件下一节单电池工作电压仅为0.7V。燃料电池大量使用贵金属铂作为催化剂的活性成分,成为燃料电池成本居高不下的重要因素,膜电极占比燃料电池成本的40%左右。

PEMFC 优点是能在较低的温度下工作,电力密度大,电池体积相对较小,技术成熟度高,是运输工具的首选。在当前新能源汽车政策的刺激下,PEMFC 市场具有巨大的发展潜力,是当前最受市场瞩目的燃料电池。PLUG 的强势崛起不但是订单的增长,更是通过订单增长,整个市场看到了氢能源替代的可能性,各方都在加大投入,在氢能源的研发领域上你追我赶,氢能源的发展或已步入“投资-技术升级-成本降低-订单上升”的爆发式增长通道。

目前,PEMFC技术市场占比最高。

中国氢燃料电池产业链相关公司

我们在此重点介绍的是PEMFC方向,质子交换膜燃料电池产业链的相关公司。

中科同力与同济科技(600846.SH),中科同力是中国科学院上海有机化学研究所、同济科技以及上海神力科技公司等共同组建,同济科技持股36.23%的中科同力,与中科院的研究人员合作,主要致力于研制和生产国产质子膜燃料电池汽车核心部件——质子膜,质子膜燃料电池已经同济大学研制成功并投放市场,使中国在质子交换膜技术的燃料电池技术方面已经达到世界先进水平。

从氢动力车构成来看,燃料电池无疑是核心,造价约占总成本的三分之二,而质子交换膜又是燃料电池的核心。因此,掌握了质子交换膜技术的企业都值得我们重点关注。

此外,2003年8月由大股东——同济大学与上海汽车集团联合推出了中国首辆燃料电池混合动力轿车“超越一号”,现在该项目已成为国家自然科学基金基础研究项目、国家“863”高技术研究项目、国家重点科技攻关项目及中国科学院重大项目。作为集团公司的窗口,不排除该项目会注入上市公司中。

大连新源动力成立于2001年,由中科院大连化学物理研究所等单位发起设立,主要从事质子交换膜燃料电池及组件的研制生产,被国家相关部委授予“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”,是目前国内燃料电池领域规模最大的企业, 2007年,由新源动力提供燃料电池发动机的首辆“PASSAT-领驭燃料电池轿车”研制成功,2010年公司为世博燃料电池车提供燃料电池堆。

大连新源动力已实现燃料电池关键材料及关键部件、电堆组装的小批量生产,建成可年产5500KW燃料电池堆用关键部件的批量生产线,同时在车用燃料电池系统集成安装、调试、运行等方面拥有优势地位。A股公司上汽集团(600104.SH)、长城电工(600192.SH)、南都电源(300068.SZ)、新大洲(000571.SZ)都是其股东。

东岳集团(00189.HK)2007年在香港上市,是中国氟硅行业龙头企业,公司在新环保、新材料、新能源等领域掌控了大量自主知识权。2008年,东岳集团公司承担863项目“燃料电池高温质子交换膜制备”课题,根据同济大学的测试数据,东岳集团的中温质子交换膜品质已经接近杜邦的Nafion112膜。

上海神力科技成立于1998年,目前尚未上市,公司主营氢质子交换膜燃料电池,是中国燃料电池技术研发和产业化的领先者,已成为具有完全自主知识产权的燃料电池技术并达到国际先进水平。

2010年,公司作为世博会燃料电池汽车中的燃料电池发动机的主要供应商之一,共为30辆轿车,1辆客车提供了燃料电池发动机动力系统。其股东为江苏阳光集团(参股31.04%)、复星医药集团(参股5.23%)。中国科学院上海有机化学研究所、同济科技以及上海神力科技等还共同组建了中科同力。

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