在筆者收集的資料中，總結(jié)了幾點(diǎn)多數(shù)專家共同認(rèn)可的因素，來對(duì)氫燃料電池在應(yīng)用中無法回避的問題進(jìn)行一些剖析：
1，氫氣的制?。?/span>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(shù)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(shí)現(xiàn)4.5小時(shí)續(xù)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(yè)品，算上分裝、壓縮、運(yùn)輸、分銷等成本，目前高純氫的零售價(jià)格一般在15元/ m3左右。目前許多工業(yè)國家正努力在未來實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)，將氫氣變成一種消費(fèi)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(jià)格：在氫燃料電池發(fā)電的過程中會(huì)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(rèn)為是造成燃料電池成本高的主要原因。但是事實(shí)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(jià)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(chǎn)業(yè)不夠成熟，產(chǎn)量太小導(dǎo)致生產(chǎn)成本過高。當(dāng)然單靠無人機(jī)行業(yè)可能無法將產(chǎn)量做到足夠大，但是隨著氫燃料電池在汽車等其他領(lǐng)域的普及，其成本會(huì)大幅下降，甚至低于鋰電池目前的成本水平。當(dāng)然目前還有很多公司和研究機(jī)構(gòu)在研究非貴金屬催化劑，目前有一些已經(jīng)取得了不錯(cuò)的效果。
3，氫氣的儲(chǔ)存：一般常見的儲(chǔ)存方法有常壓吸附儲(chǔ)氫、高壓儲(chǔ)氫、液氫儲(chǔ)氫、化合物儲(chǔ)氫等。氫氣的各種存儲(chǔ)方法都有各自的缺陷，目前一般都是根據(jù)終端產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域和使用方法來選擇更合適的儲(chǔ)氫方法。在汽車上被各大車廠廣泛采用的是高壓儲(chǔ)氫方法，但是需要匹配合適的加氫設(shè)備。工程師們正在不斷的努力設(shè)計(jì)出使用更方便更安全的加氫設(shè)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(gè)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(wǎng)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(yōu)異特性。該小組研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)，將磷化亞銅、磷化鉬等磷化物負(fù)載在半導(dǎo)體上，可以有效提升半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫效率。在此基礎(chǔ)上，該課題組又巧妙地將新型磷化鎳“助催化劑”，負(fù)載在硫化鎘半導(dǎo)體上，獲得了高效、穩(wěn)定、廉價(jià)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(jià)格低廉、性能優(yōu)異、制備簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)于未來光解水制氫具有重要應(yīng)用價(jià)值。
?2015年12月，中國科大學(xué)熊宇杰教授課題組設(shè)計(jì)出一類具有原子精度殼層結(jié)構(gòu)的助催化劑，在降低貴金屬鉑助催化劑用量的同時(shí)，大幅度提高光解水制氫性能，為開發(fā)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(shè)計(jì)出一種新型鈀-鉑核殼結(jié)構(gòu)助催化劑，無需使用成本高昂的原子層沉積技術(shù)即可生長少數(shù)原子層厚度的金屬殼層。熊宇杰表示，基于該技術(shù)，光解水制氫效率與無助催化劑的半導(dǎo)體光催化劑相比提高了322倍，比傳統(tǒng)純鉑助催化劑的半導(dǎo)體光催化劑體系提高8.2倍。同時(shí)，該設(shè)計(jì)以相對(duì)廉價(jià)的鈀內(nèi)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(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)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(chǎn)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(gè)又一個(gè)相關(guān)技術(shù)在突破，雖然從研究成果到工業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走，但可以預(yù)見的是，隨著氫氣制取技術(shù)漸趨多樣化，有望擺脫傳統(tǒng)貴金屬助催化劑體系，為設(shè)計(jì)廉價(jià)、高效的光催化體系提供新途徑。
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