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      1月20日-21日，由電池聯(lián)盟、中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會、中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會、清華大學(xué)、北京理工大學(xué)聯(lián)合舉辦的“2019氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)峰會”在北京成功召開。

 

      加拿大皇家科學(xué)院院士張久俊表示，國家目前的產(chǎn)業(yè)集群已經(jīng)形成一種七大氫產(chǎn)業(yè)集群，但是，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈基本形成非常的不完善，如膜電極和雙電極國內(nèi)代表性的企業(yè)，輔助系統(tǒng)代表企業(yè)，還有燃料電池電堆企業(yè)，儲氫加氫設(shè)備的代表企業(yè)。建議要謹慎的對待技術(shù)存在的瓶頸，以及資金的瓶頸，這方面要靠政府的大力支持。新能源產(chǎn)業(yè)的助推手應(yīng)該是政府，要清醒的認識到這一點。

 

      加拿大皇家科學(xué)院張久俊院士演講實錄如下：

 

      非常感謝這個機會可以給大家分享一下關(guān)于燃料電池方面的目前的現(xiàn)狀以及前景，今天我主要想跟大家分享一下關(guān)于燃料電池方面，尤其是汽車方面的現(xiàn)狀。

 

      第一部分講一下新能源電動車的概況。

 

      我們知道目前使用的燃料車排出的二氧化碳、氧化氮、硫化氮等等對我們造成了一系列的影響，對我們整體人類的發(fā)展帶來威脅。所以說，尤其在汽車方面，帶來的污染是不可忽視的。目前，世界上主要的發(fā)達國家都把新能源汽車作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略，用電動車來取代燃油。大家認為是大勢所趨，我國也逐步做起，但是到什么時候能夠取代，這是個未知的事。當(dāng)然，我相信也不是完全取代，這個是我自己的觀點。

 

      我們可以看到前一段時間，多國公開宣布銷售燃油車：德國宣布的2030年，法國宣布到2040年，英國宣布到2040年，印度是2030年。中國在這方面也有響應(yīng)，這是國家政策方面的宣布，加快新能源汽車的發(fā)展。我們看一看什么是新能源汽車，新能源汽車實際上包括四個部分，第一個是全電的，全部用電池的；第二個插電的；第三個是油電混合；第四個是燃料電池。目前世界汽車的總數(shù)量大約是在1.3億輛，2016年簽署的巴黎協(xié)議要把我們的溫度降低2度以內(nèi)我們?nèi)珖�的電動汽車必須達到6億輛。目前全球范圍內(nèi)發(fā)展新能源最熱的熱點就是新能源電動車，并有爆發(fā)的趨勢。我們在座的都能感覺到，但是這個新能源汽車他的核心的部分是動力電池，我們說的是燃料電池等等，超級電容器這方面。

 

      我們看到國際上的支持力度是非常之大，全球的主要經(jīng)濟體都把發(fā)展燃料電池尤其是車用燃料電池上升為國家戰(zhàn)略，包括美國、中國、日本、韓國、歐盟等等。

 

      第二個我講一下是氫能車用質(zhì)子膜燃料電池他的情況。這一部分我們談到燃料電池，實際上燃料電池呢不是一種，它是很多種，這里面我列出至少六種，有高溫燃料電池，有低溫燃料電池，有離子交融燃料電池等等。其中我們從那個圖可以看到，多的那一種就是我們說的車用的燃料電池。他叫質(zhì)子膜燃料電池，這個占整體電池的70%多，這個在車用里面是最有優(yōu)勢的，因為他的能量密度比較高，另外他燒的是氫氣，氫氣燒過了以后排出的是水，零排放等等這些優(yōu)點。使得燃料電池他有很大的優(yōu)勢在新能源汽車?yán)锩�。什么叫質(zhì)子交換膜燃料電池，他包括正極負極，然后是膜，他整個的正極里面氧還原，他就燒我們的氫氣，構(gòu)成電化學(xué)的整體的過程產(chǎn)生電，這是一個他的主要的一個功能。

 

      那么我們再看一看我們質(zhì)子交換膜燃料電池他系統(tǒng)的價格以及我們電能的價格，我們剛才劉博士說了，這邊一個是美國能源部的，目前整個的燃料電池系統(tǒng)大約的價格目前大約在六十千瓦，到了2020年要達到40個每千瓦，中級的目標(biāo)是30個US。我們這里面有個圖，這個圖就是說其中有47%的價格來自于我們的催化劑和膜，催化劑的催化層，其中有24個基本上來自于我們的膜，這整體就是他這個系統(tǒng)就是他的情況。其中催化劑和催化層占了很大的比例，一直到現(xiàn)在也是這種情況，所以說降低燃料電池的成本是我們真正產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

 

      在這里邊其中降低膜連擊及其重要，我們什么樣的單電池，他的性能指標(biāo)達到什么樣的指標(biāo)才能夠商品化呢，這個地方列出了三個指標(biāo)，第一個是他的電池的電壓，在兩安每平方米的情況下他要大于0.6V；第二個PT催化劑的質(zhì)量要大于現(xiàn)有的催化劑的5倍，他的質(zhì)量活性；另外一個膜電極的氧氣傳輸速率要大于現(xiàn)在的2倍，這是很大的商品化的指標(biāo)。

 

      我們看一看氫質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑的現(xiàn)狀，現(xiàn)在的主要的催化劑包括很多催化進目前的狀況是在虛線的地方，綠色的顏色證明這個催化劑現(xiàn)在目前可以商業(yè)化使用了，黃色的稍微差一點，紅色的呢，就有點離譜，只不過概念上，我們目前看還是鉑催化劑是目前燃料電池最靠譜的催化劑，也是目前比較實用的催化劑。

 

      關(guān)于燃料電池的核心技術(shù)方面，包括我們剛才說的鉑催化劑，包括我們的膜，這個也是目前的核心技術(shù)，國外用的是另一種，我們國內(nèi)發(fā)展最好的是山東的東岳，他的膜是現(xiàn)在最好的膜，另外的雙極板也是燃料電池的一個關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)在主要的發(fā)展在金屬雙極板，這也是核心技術(shù)。

 

      第三個重要的核心技術(shù)是我們說的膜電極這是核心技術(shù)在這幾種核心技術(shù)，第四個是我們的空氣棒，這個空氣棒要打到三大氣壓，這個沒有油封的這種棒的話，現(xiàn)在國內(nèi)還沒有達到真正的商品化，現(xiàn)在還是靠進口這也是一個非常重要的核心技術(shù)。四大核心基本上是五個核心技術(shù)�，F(xiàn)在我們基本上是靠進口。所以呢這是核心技術(shù)，那么講到燃料電池系統(tǒng)呢，實際上說起來是非常簡單，他就是一個空氣壓縮機，中間的燃料電池堆里面，我們的發(fā)電來帶動我們的汽車，這是一個，關(guān)于這方面呢，我在過去的十幾年內(nèi)在國外也編入了和我的同事編著了很多方面的書，其中有那么幾本是關(guān)于燃料電池的書，大家如果感興趣的話可以搜索中文拼音的名字，這個書比較貴。

 

      第三部分想跟大家分享一下車用氫燃料電池的示范以及市場。這個劉博士已經(jīng)講了很多了，我們再看一看國內(nèi)外的狀況，國外的狀況燃料電池已經(jīng)進入第三代的燃料電池的汽車示范。各個大的汽車公司都在發(fā)展動力電源，國內(nèi)目前也進入到“十三五”的推廣示范階段，我們可以感受到國內(nèi)很多汽車廠都有自己的燃料電池汽車。我們看一看全球燃料電池汽車的市場規(guī)模，在這方面那，我們首先看一看2017到2030年全球燃料汽車銷量的預(yù)測，到2030年以前燃料電池汽車將成為全球汽車市場增速最快的細分市場，他銷售的預(yù)測大約是在2000多億美元這么一個大的規(guī)模，從目前開始呈現(xiàn)一個爆發(fā)式的趨勢。這也是一個很大的信號，燃料電池發(fā)展的信號。

 

      目前我們的質(zhì)子交換膜燃料電池已經(jīng)公認為終極的主電源，一個車主要的電源是燃料電池，肯定還有另外一部分或者是燃油，或者是電池，他占的比例非常小。我們可以看到市場規(guī)模到2025年將達到230億美元，這里面90%的是我們車用的燃料電池。

 

      第四個部分講一下燃料電池商業(yè)化，我這里列出了日本、北美、歐洲，中國典型的企業(yè)以及基礎(chǔ)設(shè)施，我們可以看到各個國家都有自己比較典型的汽車，尤其我們中國的上汽集團啊，等等，現(xiàn)在有的汽車已經(jīng)在路上跑了。我們看看對于整個的燃料電池汽車系統(tǒng)他的成本構(gòu)成，燃料電池汽車他的成本構(gòu)成，主要是膜電極阻斷，高壓儲氫罐占了25%30%，雙極板占到5%-10%，其中零部件的占比比較大，所以規(guī)�；�的生產(chǎn)要提高技術(shù)水平的提高，以及降低我們的成本。另外我們看美國能源部對質(zhì)子交換膜·的應(yīng)用性能及可商品化的價格指標(biāo)，到2020年要達到650瓦每升，我們目前的水平大概在三瓦，長期能達到八百五十瓦，我們?nèi)剂想姵夭幌皲囯姵�，他是你通了氫氣之后直接轉(zhuǎn)變，不存在充放電的問題。他要操作呢是一直在操作，他的壽命要達到五千個小時，長期的達到八千個小時，現(xiàn)在他說能達到五千個小時，其實最可靠的也就是三千小時左右，離我們的目標(biāo)相差甚遠，規(guī)�；�的生產(chǎn)成本2020年達到40美元每千瓦，我們看看主要的質(zhì)子交換膜汽車的性能的參數(shù)，我們這里邊列出了豐田，現(xiàn)代，通用，日產(chǎn)，奔馳，以及上海榮威，我們可以看到各種的按照汽車的各種參數(shù)，都有一些很好的比較，這個我就不詳細的給大家分享了。

 

      我們可以看一個非常好的燃料電池車就是日本的（豐田）Mirai，這個車我們可以看到他認為目前世界上最好的一款車，但是你從這個，你詳細讀的話你就會發(fā)現(xiàn)這里邊政府支持的補貼占了很大的部分。還不能真正的完全達到一種自我造血的功能，能賺錢的水平，這就是代表了整個汽車行業(yè)的一個代表，那么我們國家在汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一種七大氫產(chǎn)業(yè)集群，重點企業(yè)合縱連橫將加速區(qū)域性整合和跨區(qū)域的投資并購�；瑒樱�華南氫產(chǎn)業(yè)集群，華中氫產(chǎn)業(yè)集群，華北氫產(chǎn)業(yè)集群，東北氫產(chǎn)業(yè)集群，這個是西北氫產(chǎn)業(yè)集群，總體我們國家目前的產(chǎn)業(yè)集群已經(jīng)形成。但是還在形成的過程中間，我們看看產(chǎn)業(yè)鏈的問題，我們?nèi)剂想姵禺a(chǎn)業(yè)鏈基本形成非常的不完善，比如說膜電極和雙電極國內(nèi)代表性的企業(yè)，我們看看輔助系統(tǒng)代表企業(yè)，還有燃料電池電堆企業(yè)，儲氫加氫設(shè)備的代表企業(yè)，我們中國的產(chǎn)業(yè)鏈基本形成但是不完善。

 

      第五個跟大家分享的是質(zhì)子交換膜電子車國內(nèi)外的差距。說你能不能把我們國內(nèi)外的差距給我們說一說，第一個我們可以看到整車的集成技術(shù)方面，整體的是比較典型的汽車，目前中國自主研發(fā)的汽車在開發(fā)整車動力性，續(xù)航歷程，儲氫系統(tǒng)與國外還有一定的差距，尤其在高性能的空壓機尤其是膜電極主要是從八個維度過來的，這個是核心技術(shù)的公關(guān)是非常非常的重要。當(dāng)然在其他的燃料的水平，與國外基本上處在同時的水平，我們看看尤其在關(guān)鍵材料發(fā)展的規(guī)避上，我列出國際水平與國內(nèi)水平的目前的現(xiàn)狀，我們得出的結(jié)論可以看到差距很大。我們要清醒的看到這一點。

 

      關(guān)于氫氣罐的安全問題，這是我們必須考慮的問題。氫分子是非常非常小的分子，它容易穿透任何材料基本上，尤其金屬材料，他穿透以后這個就泄露，這就是一個問題，但是呢目前發(fā)展的氫氣罐，這個氫氣罐呢，他使用的材料呢，以及碳纖維材料可以把空氣完全的密封住。那么這是一個典型的一種氫氣罐，這是用在汽車上的，我們可以看到他的氫氣罐四周有很多的裝備，一些防止他的泄露。這個氫氣罐里面儲存的氫氣是七百個大氣量，一個罐里裝五公斤的氫，基本上能跑五百公里目前氫氣罐實際上是非常安全的，但是呢我們?nèi)祟�，目前人對我們的大眾對于氫氣的安全問題沒有充分的認識，一提到氫大家很快的與氫彈聯(lián)系起來，個別氫的爆炸，我們知道一個氧原子加一個氫原子生成水。他只是汽油燃燒熱量的能量的二十二分之一。氫氣的密度低。及時燃燒了以后，他的燃燒火苗是直往上飄的，另外他的燃燒速度很快。他們要汽油在你身上使勁燒，把你燒死為止，所以燃料電池還是比較安全的也符合國家標(biāo)準(zhǔn)是可以使用的。

 

      但是目前在我們中國氫氣還屬于�；���，我們的萬鋼主席準(zhǔn)備把�；�品變成燃��，這對氫能就是很大的促進。

 

      第四個談到氫氣現(xiàn)在必須談到加氫站的問題，燃料電池做不到這一點目前。加氫站主要就是把液態(tài)的氫氣通過加氫站變成高壓的氫氣給燃料電池注氫氣，他充一次只要幾分鐘，不像我們的電池車，充電的話怎么也得一兩個小時，當(dāng)然也得充十分鐘，你電池要充五分鐘充滿的話壽命就減少非常多，但是加氫站他加的氫幾分鐘就可以加到。預(yù)計到2032年加氫的總?cè)萘靠梢猿�過300萬公斤，這個有很長的路要走，目前世界上總體有的加氫站大約是320座，我們中國100座左右。燃料電池與加氫站的問題還有個就是目前加氫站是我們發(fā)展燃料電池發(fā)展最大的障礙之一，目前要發(fā)展一種大卡規(guī)定點的加氫，因為燃料電池的加氫站點不夠。但是這個價格還是要下降，目前的價格是60人民幣，我們必須降到35才能和汽油相當(dāng)，我們看到液固氫是不錯的選擇，這里面的難度是非常大。

 

      我們看到建立加氫站不考慮土地，我們需要一千到兩千萬人民幣。價格還是太高，這個阻礙了燃料電池的發(fā)展。所以目前我們說發(fā)展加氫站依賴度低的大型的車和公交車為商用化的車是我們的首先。

 

      第八點我講一下車用燃料電池的能起動，這個問題也要考利，尤其在我們北方，南方這個問題不顯著，在北方零度以下，我們知道氫氣他的產(chǎn)物是水，水假如不排除的話就會結(jié)冰，結(jié)冰就會造成膜電極的結(jié)冰，整個質(zhì)量下降，我們看世界上主要幾款車他主要的性能，豐田零下30度，本田是零下三十度，現(xiàn)代是負30度，上汽榮威是負20度，通用是負25度。主要的原因是我們的水結(jié)冰。

 

      目前的策略是停車以后采取吹掃，第二種方法是外加電源，第三個是采用循環(huán)液，冷卻液，這三種方法，現(xiàn)在這個問題還在研究當(dāng)中。關(guān)于燃料電池的運行的衰減這也是我們索要考慮的很大的方面。這個衰減主要是兩方面的衰減，第一個是我們用的Pt/C催化劑，這個就會對我們的膜采取攻擊，一個是變成很薄，第二個是穿透，這個是對膜的供給，第三個是我們在操作過程中間，我們用的催化劑就可能溶解，一氧化，這個催化劑失活了，功能就下降了。我們看看上海大學(xué)我們目前，開展這方面的技術(shù)和理論創(chuàng)新我就不詳細的講了，有興趣的話我們下面共同討論我們主要是在燃料電池，在電解水，尤其在關(guān)鍵技術(shù)方面，在雙極板方面我們做的研究，這個金屬板，冷凍系統(tǒng)，催化劑電解水模擬和方針這個是我們目前做的工作，最后總結(jié)一下。一個是發(fā)展新能源是一個大力產(chǎn)業(yè)，非常大的一個產(chǎn)業(yè)市場的潛力也非常巨大。我們尤其中國人口眾多，更要發(fā)展新能源，但是我們要謹慎的對待技術(shù)存在的瓶頸，以及我們資金的瓶頸在這方面我們要靠政府的大力支持。新能源產(chǎn)業(yè)的助推手應(yīng)該是政府。這個是我們要清醒的認識到這一點。

 

      第二點質(zhì)子交換膜燃料電池目前被公認為終極的主電源，目前降低燃料電池的成本是利用主要的方向，兩個方面。氫能質(zhì)子交融燃料電池呢，比起燃油車貴的很多，剛才劉博士也講了這個問題，目前仍處于示范階段，真正的商業(yè)化還有很艱難的路要走，目前的氫加氫站還不能支持大規(guī)模的商業(yè)化，要發(fā)展液氫加氫站可能是一個方向，要提高耐久性仍然是我們的主要努力方向，我們應(yīng)該集中在催化劑，膜，雙極板這幾方面發(fā)展我們的核心技術(shù)。對于這個車用質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化，因為我們看到鉑以及他的催化劑占到40%多，因此我們國家也要掌握燃料電池的核心技術(shù)，因為我們知道，世界的最后的能源就是氫能。他就是氫能是一個永久的能源，發(fā)展燃料電池是勢在必行。

 

      這是我們的團隊，感謝他們的支持，以及我們上海市的一些支持，感謝大家。

      (根據(jù)嘉賓現(xiàn)場演講整理，未經(jīng)本人審閱。)