【山西大同氢能高峰论坛】衣宝廉：车用燃料电池技术进展

 2018年12月9日，大同举办了“2018“氢都”大同氢能产业发展高峰论坛”，参见此次论坛的专家级别较高，全部来自中国氢能、燃料电池标准技术委员会，企业代表均为氢能及燃料电池行业的头部企业，大同论坛代表了中国中国氢能、燃料电池的高水平。衣宝廉院士发表了主题为《车用燃料电池技术进展》的报告，介绍了国内氢能燃料电池技术和产业化情况，指出产业化技术难点和公guan方向。以下为根据会场录音整理的报告要点。

一、燃料电池车的性能和舒适性媲美燃油车

燃料电池原理与锂电池相比具有三个特点:1、安全性高，燃料电池与锂电池在原理上的不同，锂电池把氧化剂和还原剂封装在一起，燃料电池把氧化剂与还原剂分开，其区别是锂电池的膜破就会发生燃烧爆炸，而燃料电池膜破后只要及时切断氢气就不会发生爆炸；2、燃料电池储能量高可以达到1kWh/kg的输出，目前水平是250~300kwh/h的储能密度，远高于锂电池，适合重卡、运输；3、燃料电池一般与二次电源或超级电容混合（即电电混合模式），这个技术方向是中国首先采用的。燃料电池技术水平高的情况下用二次电源较少，反之用二次电源较多。

与传统燃油车相比，燃料电池车在性能和舒适性已经基本达到燃油车水平；与锂电池车相比，燃料电池车续航里程更长，更安全。

二、成本是燃料电池车的两大问题

1、燃料电池车成本高。燃料电池成本是燃油车的4倍，是锂电池汽车的2倍，几乎全部依靠政府补贴才可能有销量。目前燃料电池运行情况是国内有2000多辆燃料电池车在运行，在上2014年12月丰田宣布Mirai商业化专li开放使用推动了燃料电池车的发展。本田在2016年推出燃料电池车并准备在日本东京奥运会使用燃料电池大巴车，韩国现代也有相应车型推出。现在世界上可以购买的燃料电池汽车有四家分别是：丰田、本田、现代、中国上汽大通。2、加氢站建设成本高。加氢站造价约1000多万元，是加油站的10倍。

三、国际上燃料电池车已实现商业

燃料电池发展到现在寿命问题已经基本解决，铂用量上水平是0.2g/kW，国内是0.4g/kW，目标是要达到燃油车尾气处理用量水平，即将铂用量降到0.1g/kW以下，这需要*燃料电池科研人员共同努力。目前实验室内已经达到0.1g/kW以下的水平，但离大规模商业化还有一段距离。上燃料电池车已实现商业化，在续航里程、使用寿命、舒适性上已经达到传统燃油车水平。但在铂用量还需要降低一倍以上，国内则还要降低更多，在加氢站建设上需要扩大建设量。

四、国内燃料电池车的发展状况

国内燃料电池汽车已有20多年的发展历史，万钢副主席提出三纵（锂电池车、燃料电池车、混合动力车）三横（电池推进系统和混合系统）规划，到现在已经有20多年。十一五期间燃料电池在专家课题中排位，到十二五下降到第二位（位是锂电池），十三五燃料电池与锂电池持平，预计十四五燃料电池的投资将超过锂电池，因为目前锂电池车已经商业化。

世博会之后，上汽举办了一次创新征程活动，考察锂电池汽车、燃料电池汽车和混合动力车能否适应中国环境，从西藏出发一路跑下来没有问题，说明新能源汽车能很好的适应中国环境；到十三五，国家一共投入8.27亿支持燃料电池车发展，其中大的两个项目是潍柴1.77亿发展燃料电池车，大连新源动力1.25亿发展燃料电池电堆及其他部件。

关于各地方燃料电池车的发展方面，在运营上，上海建立动力系统、氢能、燃料电池车运营三大平台，有上百辆燃料电池车开始室外运营，公开出售上汽大通V80燃料电池车；在电堆和发动机生产上，有亿华通（30kw和60kw）和宇通；在技术引进上，广东国鸿引进巴拉德电堆体系。

加氢站方面，国内宣布有40多座加氢站，但真正使用的不到10座，其中大连新源动力的加氢站功能比较齐全，实现了多种新能源联合运营。

国内已经掌握了车用燃料电池核心技术，并通过大量室外运行积累了丰富经验，具备大规模室外运营的条件，要尽快实现关键材料、质子交换膜、膜电极、催化剂、双极板等批量生产，为降低电池成本和提高电堆一致性准备条件。

五、国内外差距

国外燃料电池发动机已达到4缸内燃机水平，本田声称达到6缸内燃机水平，进展较快；国内装车电堆比功率目前是2kw/L，较国外低了1/3，导致成本较高。当务之急是提高燃料电池电堆比功率，以降低成本。如何提高电堆比功率？

要提高单电池比功率：

（1）发展高活性催化剂，小粒子、纳米级、各种形状的催化剂，活性提高3~4倍；

（2）发展增强的带自由基崔变的薄质子交换膜；

（3）采用新型流场，把流场适当立体化。

解决电堆制备过程中一致性问题：

（1）大力发展空压机；

（2）提高双极板制备一致性；

（3）改进电堆的组装工艺。

六、需要解决四个问题

1、尽快完善燃料电池发动机产业链建设，尽快实现小配件（如气体扩散层）生产；

2、提高电堆体积和重量比功率，为降低成本和开发乘用车燃料电池电堆打下基础；

3、深入研究电堆衰减性能，使用新材料，提高电堆可靠性和耐久性；

4、催化剂铂用量降到内燃机汽车尾气净化器同级水平。