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谨防燃料电池宣传浮夸风

—访国电投氢能公司首席技术官柴茂荣



2021-12-08 08:52:03 科技日报   作者: 陈超  

这是国电投氢能公司向北京冬奥会提供的燃料电池大巴,共提供200辆。豪华燃料电池大巴拥有47个座位,可行驶600公里,是100%国产燃料电池大巴。

受访者供图

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近年来,随着我国氢能产业的蓬勃发展,国内分析氢能产业链的文章很多,但都浮于表面,真正对我国和世界先进水平的差距进行分析的很少。

近日,国电投氢能公司首席技术官柴茂荣接受了科技日报记者的专访。针对一些国内媒体对氢能及燃料电池技术进步的过度炒作,他说,国内的很多公司都号称能生产出燃料电池电堆,但和世界最先进的燃料电池技术相比,差距仍大。

起了个大早,赶了个晚集

“我国燃料电池虽起了个大早,但在关键核心材料、技术工艺和推广应用方面,还有很大差距或进步空间。”柴茂荣表示。

我国是世界产氢大国,产量近3000万吨,绝对是世界第一。但氢气基本上都用在了石油精炼、加氢重整和合成氨、甲醇等方面,而用于燃料电池等的高纯氢气,则不到百分之一。粗氢很便宜,每公斤不到10元,但到了加氢站,则价格差不多涨了10倍。

目前,国内氢气压缩、精制、加氢站关键设备、零配件和技术大部分都还依赖国外。氢气瓶用材料,如高强度碳纤维、密封胶、气瓶阀组等基本也依赖国外,造成成本居高不下。

在燃料电池方面,国内人为地把燃料电池应用区分为乘用车用和商用车用,轻易地得出燃料电池只适合于重卡等商用车的结论。实际上,国外燃料电池乘用车和商用车的开发基本上是同步进行的,而燃料电池乘用车技术相对更成熟。比如丰田Mirai氢燃料电池汽车已经实现了商业化,它和同档次的电动汽车特斯拉Model S同台竞争,价格基本相当,而续航距离和安全可靠性更优。

与国外相比至少还差一代

我国因为到目前为止燃料电池原材料基本依赖进口,价高质次,电堆体积大、功率密度小,加速性、稳定性都严重不足,难以实现在乘用车上使用。而且,国内用峰值功率除以活性区体积计算出来的功率密度,和国外平均单电池0.65V以上在汽车运行工况下的额定功率相比,实质意义有限。至于耐久性,国外要求15年寿命,5000小时无故障,国内简单地理解成用5000小时劣化系数来计算,更是相差甚远。

最近,某国外公司的不少电堆已经进入中国市场,很多做成系统并已在几大检测机构中测试。相比之下,同样标称130kW的电堆,体积不到国产电堆的一半,而按同样单电池0.65V计的额定功率,国产电堆功率比进口电堆至少低20%以上。“实际上,我们国产的很多电堆和世界最先进的电堆技术相比,至少还差一代以上。”柴茂荣强调。

此外,在关键材料上,我国有很多厂家都宣传能生产。但实际上,催化剂方面,国内在耐久性能、单位铂金的发电电流MMA都有很大的差异,具体体现在担载工艺和载体选材上。贵金属颗粒大小不均匀,载位不稳定,抗反极、抗毒性差,也没有人开发高耐久性能载体;质子交换膜方面,高温拉伸强度、低加湿质子传导率、滲氢电流等主要指标和国际水平相差一个数量级。国内拿杜邦质子膜对标,但车载用高功率电堆用质子膜,国外早在十几年前就已不再使用杜邦的质子膜。还有碳纸扩散层,从导电碳纤维到抄纸到成纸工艺技术,国内也一直没有突破。

核心材料和技术自主化才能站在产业链顶端

车载用高功率双极板技术,也一直是我国的短板。从上一代石墨双极板到最新的无镀层钛金属双极板,有效地解决了车载用电堆双极板的轻量化、抗震强度、耐腐蚀性、大规模连续生产和生产效率的问题。我国的金属双极板的耐腐蚀性、镀膜强度、生产效率、平整性、耐久性,还有前面提到的电堆性能,都和国际先进水平相差悬殊。

国内很多厂家都只能购买国外材料生产膜电极、电堆等,然而,国外最先进的材料难以买到,国产材料又很难达到车规级指标要求——虽然厂家不少,但大部分来自大学实验室,容易有生产经验不足、只注重几个单项指标的问题,且对一致性、稳定性和降低成本不敏感。

柴茂荣表示,国电投正立足于国内实现材料级自主化的开发。催化剂、质子膜、碳纸、膜电极、双极板、电堆仿真设计、系统等全部核心材料和技术目前已全部实现了自主化,并建有自己的生产线。只有这样,才能站在产业链的顶端,把握整个产业的先进性,掌握产品的定价权。




责任编辑: 李颖

标签: 燃料电池 氢能产业

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