【燃料电池产业论坛】衣宝廉:示范运行与关键技术攻关 合力促进燃料电池车商业化

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中国科学院大连化学物理研究所 中国工程院院士 衣宝廉

各位领导,各位专家上午好,我今天报告题目是"示范运行与关键技术攻关 合力有益于燃料电池车商业化”,报告分两偏离 ,一偏离 简单介绍一下燃料电池车的原理和联 国的示范运行情況。第二偏离 讲为什么会么会从现在的商业性示范运行过渡到商业化。

燃料电池发电原理跟锂电池一样,一定会按电化学原理发电的,本来它的强度比较高,还可以达到400-70%,本来燃料电池的工作法子跟锂电池不一样,它是按内燃机法子工作的,本来燃料跟电池是分开的,比较安全。电池中间出了问題我希望把氯化氢氯化氯化氢气体体切断,就不不产生像锂离子电池那种爆炸和燃烧的事情。

把燃料电池里装 车上用它代替内燃机,现在一般模式燃料电池是4个 多大电流低电压的发电装置,本来它先通过DC/DC升压,本来跟二次电池进行混合,来驱动电机。

用氢瓶代替油箱用燃料电池发动机代替了内燃机,得到的好处是,其排出的产物是水,消除了污染。燃料电池现在国际上公认的是适合于重载车和长距离的车,但市内交通还是锂离子占优势,中间有混合动力的车。长距离和重载车,燃料电池占优势。

把这某种车进行对比,燃料电池的优点还是比较多的,本来燃料电池的缺点也很突出。燃料电池的优点是比能量高,比较安全,燃料电池加氢时间跟燃油车差不多,给乘客和驾驶员提供的舒适性也差不多。它适合于重载长距离,本来它现在的问題本来成本高,是燃油车的两倍,是锂离子电池车的1.5 倍,运行费用也高,为什么会么会算油耗大慨要70-400块钱,燃油费40块钱,柴油五六十块钱;锂离子最便宜,为什么会么会算油耗大慨15度电,平均10-15块钱。燃料电池的运行费用是最贵的,加氢站的建设费用也比较高,建4个 多加氢站还可以建4个 多充电站。

现在燃料电池发动机的成本,电堆成本本来达到了400%以上,本来现在空压机降下来了,燃料电池空压机这偏离 成本降的比较快,本来或多或少人要降燃料电池发动机的成本,核心是降电堆的成本。或多或少人国家燃料电池目前的发展情況是,国家领导重视,本来燃料电池沉积了十来年,又开使英文了了兴旺起来。(燃料电池)从4001到4005年还还可以,4006年随后沉积下来了,锂离子冲上去了,最近又起来了。

或多或少人国家示范搞的还是比较多的,4007年上海比比登大赛,4008年北京奥运会示范,4009年十六辆轿车到美国加州进行示范,2010年为什么会么会算油耗大巴到新加坡参加了世青赛,有196辆燃料电池车参加了上海的世博会,其富含90辆轿车,6辆大巴车,本来中国的示范搞的还是比较多的。本来那个时期的示范是属于技术性示范,本来考察燃料电池车行不行,跟现在的示范完整版两回事儿。现在是经济型示范,考察燃料电池车还上可以实现商业化。

在世博会随后上汽搞了4个 多创新征程,主要考察某种电动车:锂电池车、燃料电池车和混合动力车对中国环境的适应性,效果很好,不得劲在西藏, 燃料电池车在西藏还可以开,本来强度上不去,本来西藏氧能度太低。

中国现在商业化的车本来上汽下属大通公司做的V400,轻型客车,这个 客车卖400万。

这是上汽大通V400用的复合双极板的电堆,辽宁新宾买了40辆,上海化工区这个 车也在运行。另外上汽搞了轿车(荣威)9400,用的是第四代燃料电池堆,这个 车零下还可以做到负400度储存和启动。

原本 大事件本来2018年2月11日中国能源集团牵头成立了氢能联盟, 或多或少人于教授是秘书长,这个 氢能联盟的好处是什么?中国的大型国有企业都进到氢能联盟里来了,说明或多或少人国家的工业中坚力量,介入了氢能和燃料电池的开发,这对或多或少人搞燃料电池车的人是4个 多大的利喜报为什么会么会写。

这是上海长三角示范区,以上海为中心的示范区,这个 示范区条件是最 好的,再4个 多示范区本来北京亿华通,或多或少人收购了神力随后,本来做了三代的 电堆,一定会石墨板的,现在本来做到400多千瓦了,这是或多或少人生产的电堆。

宇通本来做第四代燃料电池车了,本来宇通是世界上最大的大巴车厂, 本来它的发动机,主要部件还是外购的。系统技术主要用的还是亿华通的,所 以由亿华通和宇通,提供了74辆燃料电池大巴车,在张家口进行了示范,示范 的成果非常成功,说明燃料电池车非常适合低温运行,没人锂离子电池车冬天 容量就下降了,启动也比较困难(的问題)。燃料电池的启动和容量一定会下 降,本来冬天燃料电池的优势更明显,现在张家口又买了一百辆。

第4个 多重点区域本来广州国鸿,广州投资了 14个 多亿在广州建电动车测试 中心,马上建燃料电池一共14个 多亿,本来广东还是很厉害的。国鸿石墨板技术 从400千瓦到400千瓦燃料电池电堆和发动机。这是或多或少人轻型客车用的,这是大巴 车用的,这是85千瓦的。

或多或少人一起去搞了4个 多轻轨车,城市轻轨车,最近本来示范运行了,现在燃 料电池车示范运行比较多的,一定会对加氢站依赖度比较低的。乘用车、私人轿 车我看还得十年随后,在4个 多城市中间还行,一岀了城没人加氢站那你为什么会么会 办?万主席在长春科协年会上说了,氢燃料电池在寿命,可靠性,使用性能上 基本达到车辆使用要求,中国初步掌握了相关核心技术,基本建立了具有自主 知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台。未来要加强协同创新,加快推进 氢能燃料电池产业全面发展。

下面就讲一讲联合攻关这偏离 ,国际上燃料电池车,我中间写的达到4缸 内燃机水平,2018年能源集团在海口组织的会议,本田说或多或少人本来达到6缸内 燃机水平,现在国际上的电堆,体积比功率大于3千瓦,重量比功率大于2千 瓦。国内现在跑过40000小时和一万小时的电堆,大慨比功率一定会2千瓦左右。

国内现在真正商业化的电堆目前还一定会2.0左右,比国际3.0低或多或少,现 在装车在跑的都达到3.0技术版,本来还没人一家跑过40000小时,还没都看有 —家签署,它的金属板电堆本来跑了被委托人报告还可以说40000小时,但在等你装车跑 没跑出40000小时,没人人报道。

国家补贴,4个 多给了二汽,4个 多给了上汽,上汽的电堆是新源动力的, 二汽电堆是国鸿的,本来说目前国家给予补贴4个 多燃料电池一定会2.0以下的,我 们3.0还没人一家拿到补贴。本来或多或少人要提高电池的比功率,就要降低某种极 化,4个 多把电压提的更高这是化学极化,4个 多把它变的更平,这是欧姆极化, 再4个 多大幅下降越晚下降越慢这是能差极化。

本来就要做高效的催化剂,现在一定会核金催化剂,这是化物所做钳铜合 金催化剂,大慨活性还可以提高3倍,为什么会么会用铜呢?本来铜融化来随后马上就沉 积在电极中间的碳上了,既不不影响膜电导,水本来会流到外面来,本来最好 用这个 很容易被氢还原的金属做合金催化剂。

这是增强薄膜,增强本来用过滤用的PTFE拉伸网,悴灭自由基用过渡金 属氧化物,加入过渡金属氧化物随后,氟离子释放率大幅度下降,膜就稳定 了,这是Gore采用类式于于技术做出来的膜,现在新源动力有某种,或多或少人叫生产 线,我跟我知道你一定会生产线,本来中间没人检测。本来说4个 多多这个 膜的生产 还可以装十几个 电堆,本来要想做到甜得生产线,中间的检测步骤要上去。

要降低能差极化本来改变流场,这是最主要的,丰田本来从二维流场变 成了三维流场,所谓三维流场跟化工当中蒸馅加个挡板一样,增加了喘流,氧 的向反应点传递不仅有扩散传质,还有对流传质,道理很简单,本来做起来还 是挺繁杂的。

把电池性能提升随后就要提高电堆,电堆中间主本来一致性问題,一致 性现在提高的规律是流场阻力大,电堆一致性好,但供气压力要加大,空压机 内耗增加。提高双极板制备一致性,不得劲是平整度。改进MEA制备的一致性, 不得劲是电极平整度和密封性边的型态与高度。优化密封性型态和控制公用孔道膜的 溶胀。这是化物所做的金属双极板,冲压和激光焊,本来没人问題了。0.1毫 米的316不锈钢,中国的金属板还可以达到一万小时、两万小时?

问題是外皮 改性层每平方厘米大慨有4-4个纳米孔,这4-4个纳米孔很容 易产生腐蚀,本来一定要消除4-4个纳米孔。丰田不不不锈钢,用钛,本来钛不 怕纳米孔,或多或少人用不锈钢怕,本来或多或少人要用不锈钢一定要消灭纳米孔本来是加 上钛涂层。原本 把不锈钢板变成4个 多钛板。

MEA制备分了三代,现在第三代还没人商业化,现在商业化的是第二 代,本来第二代现在实验室做的一定会电喷涂。装电堆要有一组装工艺,它是按 压力机法子组装的,这是在碱性燃料电池当中我提出来4个 多公式,通过这个 公 式我有了单元电吃部件的尺寸,我能 能知道370节电堆高度,这个 电堆装成以 后应该是多高。这是按这个 思路或多或少人做的金属板电堆,正在装车示范运行,现 在情況还不错,这是大连新源动力装的金属板电堆,输岀功率是75千瓦,峰值 是85千瓦,或多或少人准备把它开到400千瓦以上。

在这个 偏离 或多或少人建议组织整车厂牵头的包括电堆关键材料,电堆与关键 部件的攻关联盟,协同攻关,大幅度降低电池系统的成本。

比如说国内说做成催化剂是世界一流的,真正装燃料电池堆还是要买日 本和英国的。本来或多或少人一定要在把企业和研究的联合起来,做出来随后在企业 当中进行试验,原本 搞生产线一定会销路。另外提高电堆的体积和重量比功率, 为开发乘用车奠定基础。或多或少人提高电堆的比功率是降低燃料电池堆成本的最有 效的法子。另外或多或少人要研究衰减机理,开发抗腐蚀,稳定的新材料,大幅度提 高发动机的可靠性与耐久性。再4个 多或多或少人要研究非钳电催化剂,进一步将电池 的粕用量降低到每千瓦小于0.1克。

第4个降低氯化氢氯化氯化氢气体体成本。氢的性质,他们说它能量密度高,是汽油的三 倍,它的体积能量非常低,氢是最轻的,本来搞氢做燃料最难点在储运。它很 轻,我要把它储存和运输是很困难的,另外氢很活泼。本来氢有4个 多优点,扩 散系数高,氢传感器灵敏,汽油的传感器,天然植物气传感器都很困难,原本 氢的 传感器均是5-6个探头装成4个 多传感器,坏掉4个 多没人事,等剩4个 多的随后就要 更换,保证氢传感器的可靠性,原本 就能做到氢的安全。

本来氢有优点一定会缺点,它的缺点是体积比能量密度太低了,它的缺点 比较活泼,优点扩散系数高,容易测量。氢还可以用电解水法来制备,主本来弃 风,弃光,还上可以核电。最便宜是化石燃料煤制氢和天然植物气氢,本来这个 随后 要排放氯化氢氯化氯化氢气体体。

本来说或多或少人要把可再生能源的电价降到2-3毛,用可再生能源制氢就跟煤 制氢一样,没人为什么会么会做到这个 点呢?用弃风,弃光,弃水,建离网的风力发电 厂。现在电解水有某种,或多或少人有三4个碱水电解槽制备厂,现在示范的是纯水 电解,高温蒸汽电解。

降低氢的成本本来改进电解型态,把电耗从现在5千瓦降到4千瓦,另外 要发展氯化氢氯化氯化氢气体体氧化物水蒸气电解的电解槽。另外或多或少人建离网风电厂,用离网的风 电单独来电解水制氢,氧气还可以用于煤的气化。关于超净这个 偏离 ,不得劲是副 产氢,或多或少人希望一定会动不动就用变压吸附,或多或少人应该根据燃料电池的毒物来定 点消除。另外或多或少人应该研发高分子有机化合物,它还可以加脱氢,运输和储存就 是用这个 氢,原本 说说就把运输汽油和柴油的设备都用到运氢上,储氧量要大 于6%,再4个 多本来增气压要达到十的负六次方左右,原本 有益于超净,另外我 们要搞液化氢示范运行。

最后4个 多建立加氢站的成本,这是或多或少人上海安亭加氢站,这个 当时用的 主本来焦化厂的副产氢。这是新源动力跟同济联合建的,这个 加氢站有个好 处,还可以做可再生能源各种氯化氢氯化氯化氢气体体占据 的联合实验。

从加氢站加氢的成本看,加氢站成本组成中,4个 多压缩机4个 多储氢的东 西,还4个 多多加氢头,这三偏离 比较高,本来这个 偏离 或多或少人希望建氢油混合加 氢站,原本 土地费减少本来。第4个国内正在发展的氯化氢氯化氯化氢气体体压缩机,氧气压缩机 的成本,隔膜压缩机的成本降下来,把这个 成本降下来随后加氢站的成本就降 下来了,这是4个 多大头。另外或多或少人要做被委托人的加氢头,成本也下来了。

另外,本来或多或少人采用有机高分子化合物这个 加脱氢储氢,或多或少人要建油气 混合加氢站,或多或少人就还可以用原本 储存汽油和柴油的设备来储存氯化氢氯化氯化氢气体体,用的随后 就把它搞懂来脱氢。本来说或多或少人应该在这方面进行突破,突破随后就把现在加 油的或多或少设备都用上。谢谢或多或少人。

(本文来自2019全球燃料电池汽车产业论坛,根据现场速录埋点而成,如有错漏,敬请告知。)

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