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“变废为宝”!燃料电池废料成为降本希望

日期:2023-10-12    来源:氢启未来网  作者:安熠

国际氢能网

2023
10/12
16:32
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关键词: 氢能产业 燃料电动车 氢燃料电池车铂

燃料电池中含有一定数量的铂、钯等金属,因为这些贵金属的存在,燃料电池催化剂加膜电极的成本达到成本的70%以上。

相关数据显示,现阶段每辆氢燃料电池车铂的使用量为20~30g,而在燃料电池技术方面,暂时还无法通过缩减铂的用量来解决催化剂成本问题,这也是目前燃料电池成本难以下降的最大原因。

通过技术发展,催化剂中铂的用量虽略有降低,但无法满足燃料电池数量增长带来的铂需求。

安泰科贵金属发布的数据显示,国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南建立,氢能产业提速,同时国内2023上半年燃料电池车销量增速也开始加快,氢能发展带来了更高的需求。

据中信证券研究部氢能组预测,2030年全球绿氢需求或达 6120万吨,对应电解槽需求量 841.5GW,届时将会随之产生20吨铂族金属需求;而随着氢能产业的发展,全球燃料电池车渗透率不断提高,预计2025/2030/2050 年全球燃料电动车有望带来 1.60/3.97/25.56 吨铂金需求。

伴随着需求增加,铂的价格也是水涨船高,上海黄金交易所上周铂收盘价累计上涨7.69元至234.05元/克,日均成交量为85.2公斤,比前一周增长23.1%。

国内有限的铂族金属资源也决定了铂的高价格。截至去年,我国的铂族金属储量为401吨,约占全球的0.6%。当前我国的铂族金属主要依靠进口南非和俄罗斯的资源,对外依存度高。

(资料来源:美国地质调查局)

姬长征在2022年发布的《我国铂族金属产业现状及战略储备研究》中指出,世界主要发达国家已经建立比较完善的稀有金属战略储备管理体系,并将铂族金属列入战略储备金属。

未来我国铂金属的进口需求,将会成为国内燃料电池技术发展的制约因素之一。

基于我国铂族金属储量低、进口价格高、进口来源不稳定的情况,拥有足够的铂族金属储备和稳定的供应来源是我国当下需要面对和解决的问题。贵研铂业的专家分析称,提升我国铂资源自给率提高的关键在于推进铂族金属的回收。

现阶段开展的示范应用中,大量燃料电池投入使用,未来当这些电池到达使用寿命,将有相当数量的燃料电池可以回收再利用。其中的铂经过适当的处理和提炼,可以再次回到生产线,用于制造新的燃料电池,以此建立起稳定的材料供应链,实现循环经济,同时也可以减少铂开采带来的碳排放。

从技术方面来讲,燃料电池废料的回收主要依赖于化学提炼,这种方法虽然可行,但需要大量的化学制剂进行反应,效率低下,同时化学制剂也会产生有害物质排放,对环境造成影响。因此需要研发更加高效、环保的方法进行回收。

博世动力总成有限公司表示,研究人员已经开发出一种比以前更环保的回收方案。

燃料电池材料的回收并不仅仅是技术问题,更是一个系统工程,需要建立完善的回收体系,确保废料可以被有效地收集转运和再次利用。

系统的贵金属回收产业现在还主要集中在欧洲、日本、北美等发达国家和地区,英国庄信万丰和日本田中等大型跨国公司占领了较大的市场份额。我国铂族金属回收规模仍较小,以铂金为例,2019-2021年,国内铂金回收供给量仅不到10吨,远低于主要发达国家。

资料显示,几乎所有用于汽车或工业用途的铂金都可以回收和再利用,全球汽车和工业领域回收的铂通常占供应量的30%左右。铂金回收效率低主要与报废材料的收集有关,当前铂金回收大部分都是工业用户内部回收。可以看出,我国在这方面的资源循环再利用的方面仍存在发展空间。

当前国家已经意识到了这一问题,杭州、深圳等城市发布了《杭州市人民政府办公厅关于加快推进绿色能源产业高质量发展的实施意见》、《深圳市加快打造“新一代世界一流汽车城”三年行动计划(2023-2025年)》等相关政策,政府通过拨款等方式进行支持,推动相关企业机构对电池循环利用的研究以及应用。

近日,博世动力总成有限公司与移动供应商Hylane已经达成协议,协议规定,当燃料电池堆的使用寿命到期时,博世将回购燃料电池堆。博世动力方面称,燃料电池堆中95%的铂都可以回收。

博世动力解决方案部门总裁托马斯·鲍尔(Thomas Pauer)表示:“通过回收利用,我们可以使电堆更加经济,同时减少与铂开采相关的碳排放。我们已经为回收铂等稀有原材料奠定了基础。我们的估计表明,最迟到2030年,相当数量的燃料电池将需要回收。同时回收铂可以减少95%以上与铂开采相关的碳排放。”

博世动力不是国内第一家进行燃料电池回收的企业。

早在去年6月,亿华通就与贵研铂业子公司达成战略合作意向,向回收产业化的方向探索。双方未来将在燃料电池催化剂产品研究开发以及铂资源的回收等领域进行合作,以期解决燃料电池铂成本高和资源短缺的问题。

去年10月,英国庄信万丰公司在中国的子公司庄信万丰张家港贵金属材料科技有限公司与上海韵量新能源科技有限公司签署氢燃料电池回收合同,标志着国内回收产业化迈出了第一步。

虽然低铂、无铂催化剂是未来研发方向,也已经有了一定的研发进展,但铂仍然是当前唯一具备规模化生产能力的PEM电池催化剂材料。

鸿基创能CEO邹渝泉博士分析称:“从燃料电池汽车市场规模商业化的预期来看,建立起回收体系,特别是针对膜电极中的铂回收极为重要。如果能实现铂的回收再利用,膜电极的成本至少可以在现有的基础上降低30%以上。”

催化剂降低成本与提高利用率一直是燃料电池发展的瓶颈。燃料电池的废料处理和循环利用总体来说是一项非常重要的任务,有利于保障市场化应用的稳定供应,是燃料电池商用降本的一次积极探索,也是真正实现燃料电池0污染的关键。需要通过持续的努力和创新,为未来的可持续发展打下坚实的基础。

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