美國能源部、阿貢國家實驗室和戰略分析公司對2017年氫燃料電池汽車的成本進行了分析,發現隨著年產量的提升,燃料電池系統生產成本為歷史最低水平。
按照每年100000和500000個系統的生產能力,燃料電池系統成本分別為$50/kWnet和$45/kWnet。美國能源部2025年的目標是$40/kWnet;最終目標是$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資金到目標領域。系統設計和部件制造模型每年都會更新,需要評估新技術和制造工藝對完成成本目標進程的影響。目前的工作是由戰略分析公司(SA)完成,適用于2017年使用下一代組件為輕型車輛供電的80kWnet直接氫質子交換膜燃料電池系統。對從1000到500000個系統/每年規模的燃料電池系統進行制造成本分析。
特定的設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。雖然基于開源技術的系統設計和成本估算無法覆蓋到工業中尚未公開的專有技術,但基于引用的公開信息和來自工業部門的反饋,基準是合理的。此外,成本分析依賴于阿貢國家實驗室(ANL)的堆棧性能建模和國家可再生能源實驗室(NREL)制造質量控制專家的協作。
2017 LDV汽車燃料電池系統: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,團隊使用了四步法:(1)系統概念設計;(2)基于物理設計創建材料清單,包括子系統、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計(DFMA)來進行成本建模,評估FC電力系統的制造和裝配成本。(4)降低成本的持續評估。
研究小組發現,功率密度的提高和陰極催化劑的鉑含量降低(設定為0.125 g/cm2)促使成本降低。然而,催化劑和雙極板在大規模生產堆棧成本中占比最高,尤其是Pt和不銹鋼的含量。
研究小組發現,壓縮機膨脹機(CEM)單元仍然是組件中成本最高的一項。作者說,需要新的設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,b)燃料電池堆棧。湯普森等人。
總的來說,該分析工作繼續為燃料電池部件的戰略發展提供方向,未來努力將更多的關于部件和材料的耐久性信息納入到模型中,從而提供一種改進的、更加趨于真實的寫照。
按照每年100000和500000個系統的生產能力,燃料電池系統成本分別為$50/kWnet和$45/kWnet。美國能源部2025年的目標是$40/kWnet;最終目標是$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資金到目標領域。系統設計和部件制造模型每年都會更新,需要評估新技術和制造工藝對完成成本目標進程的影響。目前的工作是由戰略分析公司(SA)完成,適用于2017年使用下一代組件為輕型車輛供電的80kWnet直接氫質子交換膜燃料電池系統。對從1000到500000個系統/每年規模的燃料電池系統進行制造成本分析。
特定的設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。雖然基于開源技術的系統設計和成本估算無法覆蓋到工業中尚未公開的專有技術,但基于引用的公開信息和來自工業部門的反饋,基準是合理的。此外,成本分析依賴于阿貢國家實驗室(ANL)的堆棧性能建模和國家可再生能源實驗室(NREL)制造質量控制專家的協作。
2017 LDV汽車燃料電池系統: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,團隊使用了四步法:(1)系統概念設計;(2)基于物理設計創建材料清單,包括子系統、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計(DFMA)來進行成本建模,評估FC電力系統的制造和裝配成本。(4)降低成本的持續評估。
研究小組發現,功率密度的提高和陰極催化劑的鉑含量降低(設定為0.125 g/cm2)促使成本降低。然而,催化劑和雙極板在大規模生產堆棧成本中占比最高,尤其是Pt和不銹鋼的含量。
研究小組發現,壓縮機膨脹機(CEM)單元仍然是組件中成本最高的一項。作者說,需要新的設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,b)燃料電池堆棧。湯普森等人。
總的來說,該分析工作繼續為燃料電池部件的戰略發展提供方向,未來努力將更多的關于部件和材料的耐久性信息納入到模型中,從而提供一種改進的、更加趨于真實的寫照。