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衣宝廉院士:实现关键材料和部件产业化,降低燃料电池汽车制造成本

上传于 2020-12-06 09:07:28 类目:新能源 编辑:卓众商用车 来源:2020中国(四川)氢燃料电池汽车发展高峰论坛组委会 阅读量:7701

2020年12月4-5日,由四川省经济和信息化厅、重庆市经济和信息化委员会指导,中国汽车技术研究中心有限公司、中国东方电气集团有限公司两大央企集团与成都市郫都区人民政府联合主办的“2020中国(四川)氢燃料电池汽车发展高峰论坛暨《车用氢能蓝皮书(2020)》发布会”,在成都成功举办。

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2020中国(四川)氢燃料电池汽车发展高峰论坛以“氢汇蓉城 示范先行”为主题,吸引了来自国内外政府相关部门领导、国际研究组织、氢能及燃料电池产业的专家学者以及汽车、零部件、能源、化工、材料等企业的600余名代表参加。

在12月4日上午开幕的论坛上,一直致力于促进氢能燃料电池汽车产业发展的中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉先生,也通过视频(VCR)发表了致辞。以下为内容摘要。

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中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉

衣宝廉:各位领导和专家上午好!我报告的题目是:《燃料电池技术现状与前景》。

燃料电池领域的原理是电化学,因此它的效率比较高,可在室内应用。工作方式与内燃机相似(PPT),优点是功率比较高,并远远高于锂离子电池(PPT),有利于二氧化碳减排和环境保护。

这是燃料电池发动机装在车上后的布局(PPT)。过去燃料电池车都用的是纯燃料电池,现在我们国家研发了混动技术,大幅度延长了燃料电池的寿命。

燃料电池特别适合于长里程重载车。它的优点主要有三点(PPT):

一是比功率高,比能源高,可以达到每公斤耗能0.5-1千瓦每小时,现在最好的锂电子是每公斤300小时,所以燃料电池特别适合与重载车。

二是提高了发动机的安全性,不会产生燃烧和爆炸。

三是续航里程、舒适性等都优于纯电动汽车要。

为什么现在还不能达到大规模的产业化呢?

首先,要想实现燃料电池汽车的产业化,必须大幅度降低燃料电池发动机的成本。因为现在燃料电池发动机昂贵,导致一辆氢燃料汽车的售价是燃油车的3倍、锂电子电池汽车的1.5-2倍。

第二,加氢站建设费用比较高,建设一座加氢站大概需要1200万-1500万元。因此,我们要把加氢站的费用降低。

第三,加氢站加氢现在每公斤是60-80块钱,而降到40块钱以下才有竞争力,因此要大幅度降低氢燃料费用。

所以,要实现无补贴的燃料电池汽车商用化,必须大幅度降低燃料电池发动机和氢气成本,同时降低建立加氢站的费用。

因此国家五部委出台了一系列政策,这样可以降低成本,实现加氢站材料和关键材料的批量生产,大幅度降低费用,实现燃料电池汽车的商业化运行。

要想降低氢燃料电池发动机的成本,有两个条件:

一是提高电堆的比例。现在售价是按千瓦来算,如果提高比功率,同样的材料可以做到提升1-2倍的功率,成本就降下来了。

二是要实现批量生产,只有实现批量生产才能大幅度降低成本。我们要提高燃料电池的比功率,一定要制造高活性的催化剂。

提高了活性和电极活性后,可以大幅度降低铂(Pt)的使用量。这是我们做的合金催化剂,运行良好(PPT),活性是铂的2-3倍,现在正准备把它产业化。这是我们做的铂镍纳米线催化剂(PPT),还有质子交换膜,膜越薄性能越好,(PPT)膜越厚性能就越低,所以要减薄膜厚度,同时一定要保障它的强度和化学稳定性。这是我们做的增强复合膜(PPT),各项性能都好。

这是世界上大概目前最好的质子交换膜,是Gore(戈尔)做的,大概做了7.5微米,我们要向这个指标前进,要做性能优越的膜电极(PPT)。

有了膜电极和双极板可以组装电机,这是我们组装的100千瓦电堆。有了电堆,还要组装电机系统,要增加空气、系统供给和排热系统。

这是空压机(PPT);这是增湿器,一种是膜增湿器,一种是轮增湿器(PPT)。这是储氢瓶,现在还在最后的研发试验阶段。所以我们一定要把电池系统的关键部件——氢瓶、空压机实现批量生产,才能大幅度降低燃料电池系统的成本。

把电堆成本降下来以后,同时降低制氢的成本。在副产氢、化石燃料制氢和可再生能源制氢几种方式中,我们提倡的是可再生能源制氢,制出来的氢我们叫绿氢。我国有非常多的副产氢,所以对副产氢要搞精准的净化,以适合燃料电池的需求。

采用电解方法,可用弃水、弃风、弃光等国家支持的方式来发展制氢。现在电解法有三种:碱水电解、纯水电解和高温蒸汽电解(PPT),我们希望尽快地实现电解关键材料与部件自主的批量生产。高温蒸汽水电解模式在国际上正处于研发阶段,国内也在研发,至少要5年之后才能产业化。

氢的储备是它的难题。

这是加氢站的组成(PPT),一定要实现自主批量生产来降低加氢站的成本,现在这个已经接近实现。

氢最后一个问题是氢安全。氢很容易爆炸,但它扩散速度比较快,所以在敞开空间里氢是很安全的。另外氢比较活泼,很容易检测,所以我们要有可靠的技术检测,可以跟风机联动把氢气排除。

这是氢罐着火演示(PPT)。一定要加强氢的检测,不管是密闭还是敞开空间,一旦发展氢的浓度超过5‰,就联动风机把氢气排除,提高氢的安全性。

最后总结三点(PPT):

一、实现燃料电池关键材料和部件产业化,并进行批量生产,同时提高电堆的比功率,可以大幅度降低燃料电池发动机成本,进而降低燃料电池汽车的成本。  

二,大力发展可再生能源,电解水制备绿氢,采用管网输送氢气。

三,实现氢气压缩机、高压储氢瓶等国产化和批量次生产,建设油、氢、电合建站,可以大幅度降低加氢站的建设费用(PPT)。

(全文根据速记整理,未经本人审阅,标题为编者所加)

来源:2020中国(四川)氢燃料电池汽车发展高峰论坛组委会

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