最新版2017年氢燃料电池汽车成本分析

2018-09-04 15:01

美国能源部、阿贡国家实验室和战略分析公司对2017年氢燃料电池汽车的成本进行了分析，发现随着年产量的提升，燃料电池系统生产成本为历史最低水平。

按照每年100000和500000个系统的生产能力，燃料电池系统成本分别为＄50／kWnet和＄45／kWnet。美国能源部2025年的目标是＄40／kWnet；最终目标是＄30／kWnet。

美国能源部投入资金来分析和跟踪汽车燃料电池系统的成本。通过成本分析识别降低成本主要动因，从而最有效地分配R＆D资金到目标领域。系统设计和部件制造模型每年都会更新，需要评估新技术和制造工艺对完成成本目标进程的影响。目前的工作是由战略分析公司（SA）完成，适用于2017年使用下一代组件为轻型车辆供电的80kWnet直接氢质子交换膜燃料电池系统。对从1000到500000个系统／每年规模的燃料电池系统进行制造成本分析。

特定的设计和组件主要基于非专利公开报告、燃料电池公司和其他研究人员的介绍以及专利文献。虽然基于开源技术的系统设计和成本估算无法覆盖到工业中尚未公开的专有技术，但基于引用的公开信息和来自工业部门的反馈，基准是合理的。此外，成本分析依赖于阿贡国家实验室（ANL）的堆栈性能建模和国家可再生能源实验室（NREL）制造质量控制专家的协作。

－汤普森等人

2017 LDV汽车燃料电池系统：燃料电池堆和组件，包括空气回路、燃料回路、高（HTL）和低温液体（LTL）冷却剂回路。储氢罐和阀门（虚线封闭）不包括在成本分析中。汤普森等人。

为了识别成本动因，团队使用了四步法：（1）系统概念设计；（2）基于物理设计创建材料清单，包括子系统、组件、材料、制造和装配过程、尺寸的定义。（3）主要利用制造和装配设计（DFMA）来进行成本建模，评估FC电力系统的制造和装配成本。（4）降低成本的持续评估。

研究小组发现，功率密度的提高和阴极催化剂的铂含量降低（设定为0．125 g／cm2）促使成本降低。然而，催化剂和双极板在大规模生产堆栈成本中占比最高，尤其是Pt和不锈钢的含量。

研究小组发现，压缩机膨胀机（CEM）单元仍然是组件中成本最高的一项。作者说，需要新的设计和制造方法来降低空气回路成本。

500，000个／年：a）2017年燃料电池系统，b）燃料电池堆栈。汤普森等人。

总的来说，该分析工作继续为燃料电池部件的战略发展提供方向，未来努力将更多的关于部件和材料的耐久性信息纳入到模型中，从而提供一种改进的、更加趋于真实的写照。

－汤普森等人

来源：

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

作者：张玉洁