車輛電動化大勢所趨,燃料電池為商用車電動化的優選方案。? 電動化趨勢下鋰電技術路線率先突圍,尤其帶動了乘用車的電動化浪潮。相較之下,重載運輸領域的電動化進程卻略顯緩慢。從市場規模看,2019年國內重卡銷量 117 萬輛,遠不及乘用市場龐大,但其能源消耗大,污染嚴重,電動化意義不亞于乘用車。2019 年國內汽車銷量 2577 萬輛,其中重卡僅 117 萬,占比不足 5%。從保有量看,截止 2020 年上半年國內汽車保有量 2.7 億輛,其中載貨汽車不足 3000 萬輛,遠不及乘用車等載客車輛。然而重卡等貨運車型負荷重,運營時間長,燃油消耗量大,對推動節能環保意義重大。
FCV 在重載、長續航領域優勢明顯,加氫更為便捷,成為商用車電動化的優選。商用場景下隨續航里程增長,鋰電車輛電池質量占比快速提升,造成車輛運載能力下降。相較鋰電,燃料電池能量密度更高,相同續航里程下,FCV 在自重方面的優勢將增加有效荷載。除此之外,FCV 能夠在 10-15min 內完成氫氣加注,而對純電車型,快充樁充電時長仍需 1 小時上下,慢充近十小時。由于商用運營強度更高,FCV 成為其電動化的優選方案。
MEA 是燃料電池的技術和成本中樞。MEA 是燃料電池發生電化學反應的場所,為反應氣體、尾氣和液態水的進出提供通道,主要由催化劑、質子交換膜、氣體擴散層構成。氫氣通過陽極氣體擴散層擴散至陽極催化層,在陽極催化層的作用下生成氫離子和電子,電子由催化劑中的導電物質傳遞到陽極氣體擴散層向外電路傳遞,質子(氫離子)由陽極催化層通過質子交換膜傳導至陰極催化層,外電路的電子經由陰極氣體擴散層向陰極催化層傳遞,在陰極催化劑的作用下電子、質子、氧氣在陰極催化層生成H2O,H2O 通過陰極催化劑擴散至陰極氣體擴散層。理想的 MEA 需要良好的氣體擴散能力、液態水管理能力、質子傳導能力。