燃料電池技術(shù)進(jìn)展

　　

　　目前，我國燃料電池正從“靠政府和研究機(jī)構(gòu)投入，少數(shù)企業(yè)參與，整體不盈利”向“小批量生產(chǎn)，布局企業(yè)不斷增多，總體往盈利方面轉(zhuǎn)”過渡。大連新源動(dòng)力股份有限公司副總工程師、技術(shù)研究部部長邢丹敏認(rèn)為，我國燃料電池業(yè)已經(jīng)從“導(dǎo)入期”進(jìn)入“發(fā)展期”的早期階段。邢丹敏介紹了車用燃料電池技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化的最新進(jìn)展。從“十一五”到“十三五”期間，新源動(dòng)力在燃料電池系統(tǒng)方面開發(fā)了三代系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出功率根據(jù)用戶的要求做不同調(diào)整。

　　

　　邢丹敏坦言，最近，燃料電池在業(yè)內(nèi)很“熱”，市場對電堆的要求越來越高，大功率的需求是趨勢，她倍感壓力。邢丹敏表示，燃料電池的市場發(fā)展比計(jì)劃要快，以前是國家政策引領(lǐng)，將來必然由市場引領(lǐng)，真正轉(zhuǎn)向以市場為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

　　

　　山東東岳集團(tuán)研究院副院長唐軍柯介紹了東岳集團(tuán)在質(zhì)子交換膜方面現(xiàn)在取得的一些成果。在氟材料領(lǐng)域，東岳集團(tuán)是全球最大的制冷劑生產(chǎn)商，同時(shí)在聚四氟乙烯領(lǐng)域，集團(tuán)產(chǎn)能占全球的1/4。唐軍柯介紹，東岳集團(tuán)DF260型膜技術(shù)已成熟，產(chǎn)品已經(jīng)定型，并進(jìn)行了量產(chǎn)。這種膜在90攝氏度、1.8安時(shí)，輸出電壓635毫伏，耐久性超過6千小時(shí)，能夠滿足燃料電池需求。東岳集團(tuán)已經(jīng)制定下一步批量化生產(chǎn)計(jì)劃，預(yù)計(jì)2023年左右，產(chǎn)能可達(dá)數(shù)百萬平米。

　　

　　同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心許思傳教授表示，國內(nèi)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池汽車要大力發(fā)展，必須關(guān)注關(guān)鍵部件的開發(fā)。比如空氣壓縮機(jī)，目前國內(nèi)還缺少正向開發(fā)。許思傳研發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)燃料電池的特殊需要，開發(fā)相應(yīng)的葉輪、渦殼、擴(kuò)壓器、電機(jī)及控制器等。此外，他們通過控制冷卻液的溫度，控制空氣的流量，控制空氣的壓力，可以再根據(jù)膜中含水量估計(jì)的值來調(diào)整膜中的含水量。許思傳認(rèn)為，這是熱管理中最終極的解決方案，而且是解決燃料電池壽命問題的有效措施之一。

　　

　　燃料電池車的啟動(dòng)、怠速、加速、減速，在此過程中如何解決供氣不足、高電位等問題，是燃料電池系統(tǒng)集成控制中很關(guān)鍵的問題，只有把這些問題全部解決，整個(gè)燃料電池系統(tǒng)的耐久性、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性才會(huì)得到很好的提高。許思傳認(rèn)為，燃料電池車要達(dá)到5萬小時(shí)，僅靠攻克一個(gè)孤立的點(diǎn)很難完成。

　　

　　武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員郭偉，從性能、耐久性、成本、膜電極的產(chǎn)業(yè)化四個(gè)方面介紹了車用燃料電池膜電極技術(shù)及產(chǎn)業(yè)進(jìn)展。武漢理工新能源公司生產(chǎn)的膜電極產(chǎn)品，在0.8V的情況下已經(jīng)超過了400毫安/平方厘米，同時(shí)最高的功率密度達(dá)到了1.14瓦/平方厘米，已經(jīng)達(dá)到了燃料電池美國DOE指標(biāo)。武漢理工新能源公司目前已經(jīng)建立了國內(nèi)首條膜電極自動(dòng)化生產(chǎn)線，產(chǎn)能達(dá)5000平米/年，公司燃料電池膜電極產(chǎn)品大批量出口美國、歐洲等國際市場。

　　

　　北京海德利森科技有限公司副總經(jīng)理、產(chǎn)品總監(jiān)韓武林介紹了海德利森加氫站關(guān)鍵部件在選型中遇到的問題，并分享了海德利森的解決方案。韓武林認(rèn)為，在加氫站的設(shè)計(jì)中，氫氣增壓機(jī)和儲(chǔ)罐的匹配、選擇、優(yōu)化最為重要，他還分析了儲(chǔ)氫容器、加氫站不銹鋼材料以及加氫站的溫度問題等，對業(yè)內(nèi)有啟發(fā)意義。

　　

　　企業(yè)布局：卡位布局耕耘 等待燃料電池開花結(jié)果

　　

　　宇通客車在燃料電池領(lǐng)域布局較早。國家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任、鄭州宇通客車股份有限公司高級工程師李飛強(qiáng)博士，介紹了宇通客車的燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及未來規(guī)劃。宇通客車早在2009年開發(fā)出第一代燃料電池客車；2012年組建專職的燃料電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)，自主研發(fā)了“電電混合”動(dòng)力系統(tǒng)；2014年通過國內(nèi)首個(gè)燃料電池客車資質(zhì)認(rèn)證；2015年取得國內(nèi)首款燃料電池客車公告；2016年成功開發(fā)第三代燃料電池客車；2017年獲得氫系統(tǒng)的安裝資質(zhì)。李飛強(qiáng)透露，2018年~2019年，宇通客車計(jì)劃在鄭州參與示范運(yùn)行的燃料電池客車數(shù)量將達(dá)百輛級別。

　　

　　深圳市雄韜電源科技股份有限公司是一家知名鉛蓄電池研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，今年9月，雄韜股份公布了公司未來幾年有關(guān)鋰電及燃料電池發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，在我國鋰電池及燃料電池產(chǎn)業(yè)羽翼漸豐之際，雄韜股份吹響了全速進(jìn)軍的號角。雄韜股份創(chuàng)始人、總裁張華農(nóng)表示，雄韜股份已完成制氫、膜電極、燃料電池電堆、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、整車運(yùn)營等氫能產(chǎn)業(yè)鏈上關(guān)鍵環(huán)節(jié)的卡位布局，范圍涉及北京、上海、蘇州等國內(nèi)10余座城市，目標(biāo)就是要在全國打造氫燃料電池的全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。張華農(nóng)認(rèn)為，燃料電池產(chǎn)業(yè)開花結(jié)果會(huì)超乎想象。

　　

　　燃料電池之路：我國“起了個(gè)大早，趕了個(gè)晚集”？

　　

　　國內(nèi)燃料電池在國家科研計(jì)劃的引領(lǐng)下發(fā)展起來。在“十五”期間，已經(jīng)開始進(jìn)行基礎(chǔ)性科學(xué)研究工作，起步較早，有先發(fā)優(yōu)勢；2006年—2010年，以示范應(yīng)用驅(qū)動(dòng)為主，奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)上有著較好的示范，在此期間也建成了我國第一座加氫站；“十二五”期間進(jìn)入低潮期，上汽、宇通等整車企業(yè)，堅(jiān)持以整車帶動(dòng)燃料電池發(fā)展；那么，“十三五”期間靠什么驅(qū)動(dòng)？同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院副教授馬天才認(rèn)為，國家的補(bǔ)貼政策雖好，但對燃料電池產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)不可持續(xù)，燃料電池還是要面向市場、面向產(chǎn)品。

　　

　　我國發(fā)展燃料電池汽車路線圖比較清晰，兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：2020年，國家計(jì)劃建100個(gè)加氫站、5000輛燃料電池車；到2025年，將有10萬輛燃料電池車。各地方、各省市也都出臺(tái)了相應(yīng)規(guī)劃，在汽車數(shù)量、加氫站數(shù)量方面比較樂觀，國家對燃料電池汽車的補(bǔ)貼力度也比較大。UNDP第三期項(xiàng)目示范在國內(nèi)五個(gè)城市開始進(jìn)行，這給“十三五”以及后續(xù)的燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化提供了很好的機(jī)遇。

　　

　　國內(nèi)燃料電池技術(shù)水平與國外先進(jìn)企業(yè)有差距，這一點(diǎn)毋庸置疑，到底差在哪兒？馬天才認(rèn)為，從整車及系統(tǒng)集成這個(gè)領(lǐng)域看，差距并不大，主要是燃料電池系統(tǒng)，尤其是電堆。邢丹敏認(rèn)為，我國與國外先進(jìn)水平，不管是功率密度還是壽命的驗(yàn)證，都存在差距，產(chǎn)業(yè)鏈上游催化劑、膜等關(guān)鍵材料的發(fā)展過于薄弱。

　　

　　馬天才從整個(gè)燃料電池產(chǎn)業(yè)大廈的角度出發(fā)，他認(rèn)為，國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈有比較好的基礎(chǔ)，但小微企業(yè)居多，科研院所居多，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的支撐不夠。他的擔(dān)憂在于，未來氫能或?qū)⒊蔀橹萍s燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，燃料電池車的落地規(guī)劃需要推進(jìn)。馬天才對燃料電池企業(yè)的建議是，既要發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，也要學(xué)會(huì)利用國際資源。

　　

　　我國燃料電池產(chǎn)業(yè)是否“起了個(gè)大早，趕了個(gè)晚集”，這還要看未來幾年的發(fā)展。