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

 

      加拿大皇家科學院院士張久俊表示，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)，儲氫加氫設備的代表企業(yè)。建議要謹慎的對待技術存在的瓶頸，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)的助推手應該是政府，要清醒的認識到這一點。

 

      加拿大皇家科學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，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)勢在新能源汽車里面。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，構成電化學的整體的過程產(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，他的性能指標達到什么樣的指標才能夠商品化呢，這個地方列出了三個指標，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。

 

      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。

 

      關于燃料電池的核心技術方面，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，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鍵技術，現(xiàn)在主要的發(fā)展在金屬雙極板，這也是核心技術。

 

      第三個重要的核心技術是我們說的膜電極這是核心技術在這幾種核心技術，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。四大核心基本上是五個核心技術�，F(xiàn)在我們基本上是靠進口。所以呢這是核心技術，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)以及基礎設施，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)他的成本構成，燃料電池汽車他的成本構成，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·的應用性能及可商品化的價格指標，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，離我們的目標相差甚遠，規(guī)模化的生產(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，這個是核心技術的公關是非常非常的重要。當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準是可以使用的。

 

      但是目前在我們中國氫氣還屬于危化品，我們的萬鋼主席準備把�；�品變成燃料，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，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中。關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。我們看看上海大學我們目前，開展這方面的技術和理論創(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，尤其在關鍵技術方面，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。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，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。)