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最新版2017年氫燃料電池汽車成本分析

2018-09-04 15:01

美國能源部、阿貢國家實驗室和戰(zhàn)略分析公司對2017年氫燃料電池汽車的成本進行了分析，發(fā)現(xiàn)隨著年產(chǎn)量的提升，燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)成本為歷史最低水平。

按照每年100000和500000個系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，燃料電池系統(tǒng)成本分別為＄50／kWnet和＄45／kWnet。美國能源部2025年的目標是＄40／kWnet；最終目標是＄30／kWnet。

美國能源部投入資金來分析和跟蹤汽車燃料電池系統(tǒng)的成本。通過成本分析識別降低成本主要動因，從而最有效地分配R＆D資金到目標領域。系統(tǒng)設計和部件制造模型每年都會更新，需要評估新技術和制造工藝對完成成本目標進程的影響。目前的工作是由戰(zhàn)略分析公司（SA）完成，適用于2017年使用下一代組件為輕型車輛供電的80kWnet直接氫質子交換膜燃料電池系統(tǒng)。對從1000到500000個系統(tǒng)／每年規(guī)模的燃料電池系統(tǒng)進行制造成本分析。

特定的設計和組件主要基于非專利公開報告、燃料電池公司和其他研究人員的介紹以及專利文獻。雖然基于開源技術的系統(tǒng)設計和成本估算無法覆蓋到工業(yè)中尚未公開的專有技術，但基于引用的公開信息和來自工業(yè)部門的反饋，基準是合理的。此外，成本分析依賴于阿貢國家實驗室（ANL）的堆棧性能建模和國家可再生能源實驗室（NREL）制造質量控制專家的協(xié)作。

－湯普森等人

2017 LDV汽車燃料電池系統(tǒng)：燃料電池堆和組件，包括空氣回路、燃料回路、高（HTL）和低溫液體（LTL）冷卻劑回路。儲氫罐和閥門（虛線封閉）不包括在成本分析中。湯普森等人。

為了識別成本動因，團隊使用了四步法：（1）系統(tǒng)概念設計；（2）基于物理設計創(chuàng)建材料清單，包括子系統(tǒng)、組件、材料、制造和裝配過程、尺寸的定義。（3）主要利用制造和裝配設計（DFMA）來進行成本建模，評估FC電力系統(tǒng)的制造和裝配成本。（4）降低成本的持續(xù)評估。

研究小組發(fā)現(xiàn)，功率密度的提高和陰極催化劑的鉑含量降低（設定為0．125 g／cm2）促使成本降低。然而，催化劑和雙極板在大規(guī)模生產(chǎn)堆棧成本中占比最高，尤其是Pt和不銹鋼的含量。

研究小組發(fā)現(xiàn)，壓縮機膨脹機（CEM）單元仍然是組件中成本最高的一項。作者說，需要新的設計和制造方法來降低空氣回路成本。

500，000個／年：a）2017年燃料電池系統(tǒng)，b）燃料電池堆棧。湯普森等人。

總的來說，該分析工作繼續(xù)為燃料電池部件的戰(zhàn)略發(fā)展提供方向，未來努力將更多的關于部件和材料的耐久性信息納入到模型中，從而提供一種改進的、更加趨于真實的寫照。

－湯普森等人

來源：

“Direct hydrogen fuel cell electric vehicle cost analysis： System and high－volume manufacturing description， validation， and outlook，”greencarcongress

作者：張玉潔