謹防燃料電池宣傳浮夸風——訪國電投氫能公司首席技術官柴茂榮

2021-12-08 01:00:00 來源: 科技日報 作者: 陳超

多個品牌的新能源汽車在前不久召開的第四屆中國國際進口博覽會上亮相,成為參觀者關注的焦點。圖為豐田氫燃料電池車。

新華社發(郝昭 攝)

科技日報記者 陳超

    近年來,隨著我國氫能產業的蓬勃發展,國內分析氫能產業鏈的文章很多,但都浮于表面,真正對我國和世界先進水平的差距進行分析的很少。

  近日,國電投氫能公司首席技術官柴茂榮接受了科技日報記者的專訪。針對一些國內媒體對氫能及燃料電池技術進步的過度炒作,他說,國內的很多公司都號稱能生產出燃料電池電堆,但和世界最先進的燃料電池技術相比,差距仍大。

  起了個大早,趕了個晚集

  “我國燃料電池雖起了個大早,但在關鍵核心材料、技術工藝和推廣應用方面,還有很大差距或進步空間?!辈衩瘶s表示。

  我國是世界產氫大國,產量近3000萬噸,絕對是世界第一。但氫氣基本上都用在了石油精煉、加氫重整和合成氨、甲醇等方面,而用于燃料電池等的高純氫氣,則不到百分之一。粗氫很便宜,每公斤不到10元,但到了加氫站,則價格差不多漲了10倍。

  目前,國內氫氣壓縮、精制、加氫站關鍵設備、零配件和技術大部分都還依賴國外。氫氣瓶用材料,如高強度碳纖維、密封膠、氣瓶閥組等基本也依賴國外,造成成本居高不下。

  在燃料電池方面,國內人為地把燃料電池應用區分為乘用車用和商用車用,輕易地得出燃料電池只適合于重卡等商用車的結論。實際上,國外燃料電池乘用車和商用車的開發基本上是同步進行的,而燃料電池乘用車技術相對更成熟。比如豐田Mirai氫燃料電池汽車已經實現了商業化,它和同檔次的電動汽車特斯拉Model S同臺競爭,價格基本相當,而續航距離和安全可靠性更優。

  與國外相比至少還差一代

  我國因為到目前為止燃料電池原材料基本依賴進口,價高質次,電堆體積大、功率密度小,加速性、穩定性都嚴重不足,難以實現在乘用車上使用。而且,國內用峰值功率除以活性區體積計算出來的功率密度,和國外平均單電池0.65V以上在汽車運行工況下的額定功率相比,實質意義有限。至于耐久性,國外要求15年壽命,5000小時無故障,國內簡單地理解成用5000小時劣化系數來計算,更是相差甚遠。

  最近,某國外公司的不少電堆已經進入中國市場,很多做成系統并已在幾大檢測機構中測試。相比之下,同樣標稱130kW的電堆,體積不到國產電堆的一半,而按同樣單電池0.65V計的額定功率,國產電堆功率比進口電堆至少低20%以上?!皩嶋H上,我們國產的很多電堆和世界最先進的電堆技術相比,至少還差一代以上?!辈衩瘶s強調。

  此外,在關鍵材料上,我國有很多廠家都宣傳能生產。但實際上,催化劑方面,國內在耐久性能、單位鉑金的發電電流MMA都有很大的差異,具體體現在擔載工藝和載體選材上。貴金屬顆粒大小不均勻,載位不穩定,抗反極、抗毒性差,也沒有人開發高耐久性能載體;質子交換膜方面,高溫拉伸強度、低加濕質子傳導率、滲氫電流等主要指標和國際水平相差一個數量級。國內拿杜邦質子膜對標,但車載用高功率電堆用質子膜,國外早在十幾年前就已不再使用杜邦的質子膜。還有碳紙擴散層,從導電碳纖維到抄紙到成紙工藝技術,國內也一直沒有突破。

  核心材料和技術自主化才能站在產業鏈頂端

  車載用高功率雙極板技術,也一直是我國的短板。從上一代石墨雙極板到最新的無鍍層鈦金屬雙極板,有效地解決了車載用電堆雙極板的輕量化、抗震強度、耐腐蝕性、大規模連續生產和生產效率的問題。我國的金屬雙極板的耐腐蝕性、鍍膜強度、生產效率、平整性、耐久性,還有前面提到的電堆性能,都和國際先進水平相差懸殊。

  國內很多廠家都只能購買國外材料生產膜電極、電堆等,然而,國外最先進的材料難以買到,國產材料又很難達到車規級指標要求——雖然廠家不少,但大部分來自大學實驗室,容易有生產經驗不足、只注重幾個單項指標的問題,且對一致性、穩定性和降低成本不敏感。

  柴茂榮表示,國電投正立足于國內實現材料級自主化的開發。催化劑、質子膜、碳紙、膜電極、雙極板、電堆仿真設計、系統等全部核心材料和技術目前已全部實現了自主化,并建有自己的生產線。只有這樣,才能站在產業鏈的頂端,把握整個產業的先進性,掌握產品的定價權。

責任編輯: 常麗君
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