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最新版2017年氫燃料電池汽車成本分析

美國能源部、阿貢國家實(shí)驗室和戰(zhàn)略分析公司對2017年氫燃料電池汽車的成本進(jìn)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(biāo)是$40/kWnet;最終目標(biāo)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(biāo)領(lǐng)域。系統(tǒng)設(shè)計和部件制造模型每年都會更新,需要評估新技術(shù)和制造工藝對完成成本目標(biāo)進(jìn)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(zhì)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(jìn)行制造成本分析。

特定的設(shè)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(xiàn)。雖然基于開源技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計和成本估算無法覆蓋到工業(yè)中尚未公開的專有技術(shù),但基于引用的公開信息和來自工業(yè)部門的反饋,基準(zhǔn)是合理的。此外,成本分析依賴于阿貢國家實(shí)驗室(ANL)的堆棧性能建模和國家可再生能源實(shí)驗室(NREL)制造質(zhì)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(tuán)隊使用了四步法:(1)系統(tǒng)概念設(shè)計;(2)基于物理設(shè)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(shè)計(DFMA)來進(jìn)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(shè)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(jī)膨脹機(jī)(CEM)單元仍然是組件中成本最高的一項。作者說,需要新的設(shè)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(guān)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(jìn)的、更加趨于真實(shí)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

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