刘志祥：大功率氢燃料电池的应用与前景

2023世界氢能技术大会于2023年5月22-26日在佛山南海举办。本届大会由中国科学技术协会、中国机械工业联合会和国际氢能协会共同主办，以“氢能与双碳战略：从现在到未来”为主题，聚焦双碳战略下全球氢能领域的最新产品、技术及装备，以及氢能在交通、能源、化工、冶金及建筑等领域的应用。

以“ 氢启南海 · 驶向未来 ”为主题的氢能交通论坛是本次大会重要的产业论坛。论坛以交通行业应用为主线，聚焦于氢能在道路车辆、轨道交通、航空器( 无人机)、燃料电池船舶四大领域应用，前瞻未来十年蓝图，共同探讨氢能及燃料电池产业政策导向、关键技术创新新动向、产业发展路径以及在不同载运工具上的应用新进展。 

本次氢能交通论坛包括一个主论坛——氢未来•氢交通；两个分论坛——氢交通•新应用、氢交通•新技术，涵盖产业链的热点及痛点议题。在5月23日下午举行的氢能交通论坛主论坛上，国鸿氢能科技(嘉兴)股份有限公司副总经理刘志祥博士应邀作了“大功率氢燃料电池的应用与前景”的报告。以下为发言全文。

国鸿氢能科技(嘉兴)股份有限公司副总经理 刘志祥博士

利用可再生能源制出氢能，然后再用于驱动车辆或者其他交通工具是一种明显的减碳的技术手段。从另外一个维度看，随着变化的国际局势，氢能可能是解决我国能源安全的一个重要方向。

基于这样一种模式，国家在推进氢燃料电池汽车示范政策。可以看到，国家鼓励的方向是把氢燃料电池车辆用于重载、货运、高寒、长距离运输的模式，现在的奖补政策对于功率需求解决110千瓦的货运重载给了更高的积分。

在这样一个前提下，我个人观点，氢燃料电池的主战场应该在于替代柴油机的应用场景。在这方面，国鸿做了两代氢燃料电池电堆和发动机技术。

在商用车发展领域，我认为以下几个方向非常重要：

第一，把功率提升到起码200千瓦以上甚至300千瓦，主要是满足公路干线运输整车功率需求。

第二，整个发动机工作温度要到90度以上，这样的散热系统在整车上才会有更良好的布局。

第三，尽量提高燃料电池系统的功率效率，主要还是基于应用场景的氢耗来计算。提高效率有两个办法，一是提高电堆的工作单电值电压，第二个是降低BOP的负耗。

在轨道交通的应用领域。采用氢能燃料电池替代传统内燃机或者电动牵引体系，轨道交通的使用环境、维护和技术需求与汽车不一样。在这个领域，国鸿氢能开发两代大功率电池，一是第一代鸿瑞系列的燃料电池发动机，采用顶部开盖方案；第二代发动机采用分体式的设计，把涉氢能的器件包括电堆、氢泵等等做成涉氢能舱，水泵、空压机等其他部件非涉氢能的进行分体式设计。

第三个应用领域是发电机组。这方面国鸿做了一些项目上的推广尝试应用，例如给一个客户做的数据中心机柜式的燃料电池发电系统，可以拓展并联，可以并联到100千瓦以上。

工程机械也是目前大家非常关注的应用场景。例如，隧道作业车辆如果装备柴油机进去的话，会有噪音、烟雾等影响。但是工程机械应用也有一个特殊性，不同车型的技术要求都不一样，可能要对整个系统甚至电堆都要推倒重来。比如要求任意方向倾斜35度角挖掘作业，可能电堆系统里面的布局方式都会完全改变。

船舶应用也是有挑战性的，因为船的制造周期可能会比轨道车辆还要长。

大家都关注大功率燃料电池的应用成本，成本确实跟生产量级密切相关。国电投的嘉宾也讲了部分可以做到几百元每瓦电堆，但是发动机未来可能要做到1000瓦左右。

在未来的挑战方面，新材料的应用，比如要改变里面的膜电极、催化剂、碳纸、扩散层等，任何一个材料都要经过非常长的研发和验证周期，也是非常痛苦的。同时这些材料的改变对于可靠性、耐久性的影响，还要深入到材料层级开展研究，这个过程也是非常漫长。改变任何一个材料，对于生产工艺也都有非常大的改变。基础材料的变化对整个产业影响会非常大，面向各种应用场景要做各种各样的验证实验，非常费钱费时间费精力，整个过程需要大的投入。

从面向应用的工程验证、面向金属材料升级的验证、面向成本、面向规模生产的变化，都是需要大量的投入。在这个过程中，需要整个产业链上下游的同行大家一起努力，才能够把这个行业做大做强。

谢谢大家！

（卓众商用车根据大会速记编辑整理，未经本人审阅）

来源：卓众商用车