随着首批燃料电池汽车示范城市名单的最终确定,我国氢能源和燃料电池汽车产业将进入四年快速增长期,商业活动较往年呈现质的飞跃。
在此期间,该政策不仅将惠及中国企业,产业扩张也将吸引大量海外技术和参与者进入中国市场。AP、法液空、丰田、现代等相继在中国打出章法,后发者在中国该如何布局,机会在哪里?试图从氢气制备、储运、应用三个层面探索一些商业线索。
一、制氢
由于燃料电池对氢气中杂质的限制,燃料电池加氢站使用的氢气将逐步从化工尾气(氯碱/PDH)和甲醇/天然气中提纯制氢,向可再生能源从电解水向制氢转变。
普通高纯氢气中的氢气浓度虽然满足电堆的要求,但氢气中的S、CO、CO2、CH4和H2O会在一定程度上影响阳极催化剂,因此传统PSA的净化要求仍不能满足燃料电池中使用的氢要求,必须使用进一步纯化才能达到要求。必然会引起对气体净化的需求,包括催化剂和净化设备。
例如,瑞士科莱恩早年收购了老牌的德国催化剂公司Sud-Chemie,因此开展了包括SOFC(固体氧化物燃料电池)在内的各种燃料电池气体提纯净化催化剂的研发,并拥有开发出脱硫、脱氧、重整、净化等系列产品,提供给Bloom Energy、斗山、爱信、松下。近年来与国内相关的小型甲醇制氢和SOFC公司建立了合作关系。
其他类似的公司包括德国的巴斯夫和美国的Sulfatrap。但由于燃料电池应用在其主营业务中占比较小,新产品的研发和投入不及市场需求,仍有提升空间。此外,电子行业传统制造净化器的外资企业也逐渐关注氢气净化的市场需求。
在水电解方面,除了常见的碱性水电解法外,PEM(质子交换膜)水电解越来越受到关注。目前,大连化学物理研究所在国内掌握该技术较好,但还缺乏大功率应用性能和成熟的运行管理经验。
*2021年5月,康明斯在中国的首个氢能工程中心在武汉投入运营,以康明斯为例,通过2019年对水吉能的战略收购,掌握了PEM燃料电池、PEM水电解技术及相关成熟的产品体系,通过上游与中石化的合作,逐步渗透制氢市场,下游利用其重卡和系统集成能力,通过与液化空气等燃气公司的合作,推动其燃料电池商用车的销售和推广。
未来,预计康明斯将借助在中国运营的供应链基础和相对完善的技术体系,逐步在中国建立完整的供应链体系,以尽快降低生产制造成本。
二、氢储运
说到气体运输,就不得不提各大燃气公司的名字,基本上每个工业发达国家都有一个或两个以上的知名天然气公司:法国法液空、德国林德、美国AP(空气产品公司)、日本日产(大阳日酸),以及当年的英国BOC等。
目前,国外天然气企业的氢源主要来源于传统制氢燃料,包括天然气、甲醇重整、尾气净化等。由于电价的原因,水电解的实际应用在过去几年受到限制,它只在对气体杂质和可再生能源发电要求高的领域有一定的应用。
国内炒作比较热的液氢概念,对于几大燃气公司来说并不难,他们之所以没有深入研究,是出于安全和成本的考虑。
液氦广泛应用于医疗系统的MIR设备,几家大型气体公司都有丰富的操作经验,可以移植到液氢中,近年来,AP、法液空和林德依托国内完整的供应链体系,或多或少参与了加氢站和氢储运方面的合作。以前在这方面做了专门介绍,这里不再赘述。
从三家公司的投资策略激进程度来看,AP>Linde>Air Liquide。这三家公司都希望利用氢能来增加气体销量,因此,他们的合作伙伴的选择标准之一通常是他们的主要终端顾客。
例如,AP使用阿联酋可再生能源生产的无碳氢生产合成氨,然后进口到中国作为制氢原料。事实上,它并没有太多的技术含量和竞争力,但却成功地赢得了业界的关注。
林德的优势在于设备制造,尤其是PSA和压缩机。因此,其在氢衍生品方面更侧重于加氢站及其传统的尾气净化业务,重点是设备的销售,实际推广却积极性不强。此外,近年来一直忙于并购,造成人员流失严重。
相反,低调的法液空正在与另外两家法国著名公司探索全产业链的闭环应用,以及通过中国合资企业进行早期市场探索。此外,日本千代田也在积极扩大国内合作,利用其成功示范的LOHC(液态有机储氢)技术,将210吨氢气从文莱运往川崎。国内合作一旦取得进展,将进一步为绿水电解制氢向东部地区长途运输做出贡献。
三、氢气应用
之所以现阶段将氢的应用再次带到国家层面,一方面是出于能源安全和环境保护的考虑。另一方面,近年来燃料电池的重新出现和利用,带来了一个充满想象的市场。例如,氢和光伏在储能方面,氢和锂电池在增程方面,纯氢(或甲醇)用于燃料电池汽车和各种类型的电源。
鉴于国情不同,我国燃料电池近几年仅停留在理论研究和小规模示范应用层面,发展速度缓慢。尤其是材料和工艺的核心技术与日本等发达国家还有差距。
燃料电池不同于传统电池的一个显著特点是化学能转化为电能的方式。因此,对研发和制造的要求远高于传统内燃机行业,也是一个国家先进制造能力的体现。整个产业链的关键组成部分需要从理论研究到生产实践的深入理解和实践。
以主流质子交换膜燃料电池为例,低铂负载合金催化剂合成与负载技术、质子交换膜规模化稳定生产技术、气体扩散层制备与改性技术、金属双极板微通道设计与成型技术、氢气安全检测和压力检测技术都是市场需求巨大的方向。
此外,配套的燃料电池控制系统也对软件设计提出了更高的要求,必须充分考虑负载变化、反极性、水分管理等一系列问题。
正是因为这些问题的存在,为一些优秀的国外研发制造企业提供了广阔的发展机遇,如巴拉德、田中贵金属、戈尔、庄信万丰、东丽、AvCarb、Graebener、丰田和其他在各个领域都表现出色的公司。
* 亿华通燃料电池汽车发动机搭载丰田电堆,这些企业通过贸易、技术转让、股权转让、在国内设立独立/合资企业等方式,不同程度地渗透到燃料电池价值链体系中。而摩根大通、摩根士丹利、丰田通商等资本正在逐步渗透国内龙头企业。
四、总结
近年来氢能和燃料电池汽车市场的快速崛起,就像前几年的光伏和锂电池一样,也夹杂着危机和希望。除了一些有多年本土化运营经验的外资企业,计划进入中国市场的企业首先要找专业的咨询公司,做好充分的前期市场分析和研究,确定合作伙伴和客户,避免走弯路。
同时,还要积极采取灵活的合作方式,学习中国成功企业的经验。在保护核心知识产权的同时,也与中国企业合作,逐步通过技术换取利润和市场,积累更成熟的运营经验。
外资企业还必须加强与地方各级政府的沟通合作,以获得更多的税收、土地甚至资金等政策层面的优惠支持。
尽管在华企业也面临着劳动力成本逐年上涨的利润冲击,但在疫情期间,在华投资的企业也充分感受到了从稳定中受益的安全感。相信在充满不确定性的后疫情时期,中国政府坚持开放合作的态度和对疫情的有力控制,将有助于不断创造稳定的投资和营商环境。
往期精选回顾: