國家電投氫燃料電池電堆技術獲階段性成果

近日，國家電投氫能技術開發公司首席技術官柴茂榮在國家電投科學技術研究院舉辦的氫能技術創新與應用高峰論壇上表示，國家電投100 kW氫燃料堆將于今年年底完成全系統穩定性試驗，并開展相關工藝放大驗證和固化。在此基礎上，預計2020年5、6月份，可以在車企進行相關測試和實驗。根據國家電投氫能公司此前公布的發展規劃，到2020年，國家電投氫燃料電池關鍵部件和系統產品將實現量產。

今年7月，國家電力投資氫能公司宣布成功開發100千瓦金屬雙極燃料電池堆。對于國家電投氫能公司“實現燃料電池全產業鏈自主化”的目標來說，這只是一個開始。據了解，燃料電池項目的設計開發分為膜電極、雙極板、電堆封裝和BOP系統(包括系統控制、氫泵等輔助設備)四個部分。其中，膜電極作為燃料電池功能的核心，已成為各國氫能公司的重點。“我們買不到國外公司生產的最好的催化劑，市面上的催化劑也達不到我們的要求。”柴茂榮說，國家電力投資公司已成功開發出耐腐蝕、易裝填的碳基催化劑載體，以及高質量活性、低鉑載量的多元合金催化劑。“最終催化劑產品的質量活性優于目前市場上的催化劑。通過10萬次1.0-1.5V的耐久性試驗，其衰減特征值仍大于80%，耐久性明顯優于目前市售催化劑。”來到展廳，記者注意到一片透明膜。令記者驚訝的是，世界上只有兩三家公司能生產這種薄膜。“普通的質子交換膜并不難制作，但燃料電池所需的膜必須耐高溫，能在100攝氏度下正常工作。大多數膜在80攝氏度時開始軟化并失去功能。”柴茂榮表示，國家電力投資公司與武漢理工大學合作，成功研發出高導電、高耐久、低溶脹的質子交換膜，并完成了量產技術、設備和生產線的開發。“目前這項技術正在進行詳細的參數實驗和論證。估計到2021年可以形成標準化的產品。”100 kW燃料電池堆及燃料電池系統產品自主產業鏈建設項目的完成分為三個層次:從原材料到產品的所有關鍵環節自主化，基于細節提升性能，系統特征化，通過推動技術升級和規模效應大幅降低成本。在柴茂榮看來，氫燃料電池的商業化，這三個關鍵要素缺一不可。“與鋰電池汽車相比，氫燃料電池汽車的成本要高得多。如果靠高比例補貼的老路，國家財政將無力支撐。”他說，目前國外燃料電池堆通過規模化可以將每千瓦成本降到1000元人民幣以內，而國內燃料電池堆還在7000元人民幣左右。“要降低成本，就要提高自主化水平，減少進口依賴，爭取高性能的市場。”“比如一個看似不起眼的雙極板，本來我們就沒有能力獨立制造。我找了一家掌握這項技術的國外公司，對方不愿意給我們提供樣品。”回憶起發展之初的艱辛，柴茂榮頗有感觸。為了滿足接觸電阻、基板溶解速率等指標的要求，同時也為了克服鈦材料不能承壓的特性，柴茂榮和他的團隊對鈦材料進行了改進，冶煉出……材料，制造產品，然后測試它們。如果失敗了，他們就重新熔煉這些材料。“看似不起眼的雙極板，耗費的時間和精力僅次于催化劑技術的征服。”目前，這種由國家電力投資公司研發的鈦板已經設計并獲得專利，并已小批量生產。整個燃料電池產業鏈的自主化涉及很多領域。為實現自主化目標，國家電力投資公司充分發揮其大型能源央企的戰略優勢，成立了氫能產業聯盟。“聯盟中有許多材料和設備制造商。我們以產業發展為核心，更加注重產業技術和生產，從而整合資源，搭建產業發展平臺。”明確發展方向柴茂榮在發言中表示，由于起步較晚，我國燃料電池電堆水平與先進國家相比相對落后，在單堆功率、功率密度、使用壽命等方面存在一定差距。“單個燃料電池堆達到100千瓦的功率不是簡單的量的疊加。單堆功率的提高意味著功率密度的提高，對組件散熱等工藝提出了更高的要求。”柴茂榮強調，為了滿足大型車輛和商用車的需求，未來燃料電池將向高功率方向發展。“3升6缸發動機的功率在200千瓦左右，大型機車甚至可以達到1000千瓦。而我國單個燃料電池堆的最大功率只有60千瓦。實現動力需要的堆太多，控制系統無法實現有效控制。因此，發展高功率電池是非常必要的。”據了解，國家電投1億燃料電池堆項目將在今年內完成中試，并進行相關工藝放大驗證和固化。“在此基礎上，預計2020年5、6月份，可以在車企進行相關測試和實驗。”柴茂榮說。此外，根據國家電投氫能公司發展規劃，到2020年，國家電投氫燃料電池關鍵部件和系統產品實現量產，建成國家能源氫能R&D(實驗)中心，初步建成氫能檢測鑒定實驗驗證平臺；2025年將形成電池系列產品和穩定的系統配套能力及原材料供應體系，驗證平臺將在行業中發揮支撐作用。近日，國家電投氫能技術開發公司首席技術官柴茂榮在國家電投科學技術研究院舉辦的氫能技術創新與應用高峰論壇上表示，國家電投100 kW氫燃料堆將于今年年底完成全系統穩定性試驗，并開展相關工藝放大驗證和固化。在此基礎上，預計2020年5、6月份，可以在車企進行相關測試和實驗。根據國家電投氫能公司此前公布的發展規劃，到2020年，國家電投氫燃料電池關鍵部件和系統產品將實現量產。

今年7月，國家電力投資氫能公司宣布成功開發100千瓦金屬雙極燃料電池堆。對于國家電投氫能公司“實現燃料電池全產業鏈自主化”的目標來說，這只是一個開始。據了解，燃料電池項目的設計開發分為膜電極、雙極板、電堆封裝和BOP系統(包括系統控制、氫泵等輔助設備)四個部分。其中，膜電極作為燃料電池功能的核心，已成為各國氫能公司的重點。“我們買不到國外公司生產的最好的催化劑，市面上的催化劑也達不到我們的要求。”柴茂榮說，國家電力投資公司已成功開發出耐腐蝕、易裝填的碳基催化劑載體，以及高質量活性、低鉑載量的多元合金催化劑。“最終催化劑產品的質量活性優于目前市場上的催化劑。通過10萬次1.0-1.5V的耐久性試驗，其衰減特征值仍大于80%，耐久性明顯優于目前市售催化劑。”來到展廳，記者注意到一片透明膜。令記者驚訝的是，世界上只有兩三家公司能生產這種薄膜。“普通的質子交換膜并不難制作，但燃料電池所需的膜必須耐高溫，能在100攝氏度下正常工作。大多數膜在80攝氏度時開始軟化并失去功能。”柴茂榮表示，國家電力投資公司與武漢理工大學合作，成功研發出高導電、高耐久、低溶脹的質子交換膜，并完成了量產技術、設備和生產線的開發。“目前這項技術正在進行詳細的參數實驗和論證。估計到2021年可以形成標準化的產品。”100 kW燃料電池堆及燃料電池系統產品自主產業鏈建設項目的完成分為三個層次:從原材料到產品的所有關鍵環節自主化，基于細節提升性能，系統特征化，通過推動技術升級和規模效應大幅降低成本。在柴茂榮看來，氫燃料電池的商業化，這三個關鍵要素缺一不可。“與鋰電池汽車相比，氫燃料電池汽車的成本要高得多。如果靠高比例補貼的老路，國家財政將無力支撐。”他說，目前國外燃料電池堆通過規模化可以將每千瓦成本降到1000元人民幣以內，而國內燃料電池堆還在7000元人民幣左右。“要降低成本，就要提高自主化水平，減少進口依賴，爭取高性能的市場。”“比如一個看似不起眼的雙極板，本來我們就沒有能力獨立制造。我找了一家掌握這項技術的國外公司，對方不愿意給我們提供樣品。”回憶起發展之初的艱辛，柴茂榮頗有感觸。為了滿足接觸電阻的要求，蘇……trate溶出率等指標，還要克服鈦材料不能承壓的特性，柴茂榮和他的團隊對鈦材料進行改良，熔煉材料，制成產品，然后進行測試。如果失敗了，他們就重新熔煉這些材料。“看似不起眼的雙極板，耗費的時間和精力僅次于催化劑技術的征服。”目前，這種由國家電力投資公司研發的鈦板已經設計并獲得專利，并已小批量生產。整個燃料電池產業鏈的自主化涉及很多領域。為實現自主化目標，國家電力投資公司充分發揮其大型能源央企的戰略優勢，成立了氫能產業聯盟。“聯盟中有許多材料和設備制造商。我們以產業發展為核心，更加注重產業技術和生產，從而整合資源，搭建產業發展平臺。”明確發展方向柴茂榮在發言中表示，由于起步較晚，我國燃料電池電堆水平與先進國家相比相對落后，在單堆功率、功率密度、使用壽命等方面存在一定差距。“單個燃料電池堆達到100千瓦的功率不是簡單的量的疊加。單堆功率的提高意味著功率密度的提高，對組件散熱等工藝提出了更高的要求。”柴茂榮強調，為了滿足大型車輛和商用車的需求，未來燃料電池將向高功率方向發展。“3升6缸發動機的功率在200千瓦左右，大型機車甚至可以達到1000千瓦。而我國單個燃料電池堆的最大功率只有60千瓦。實現動力需要的堆太多，控制系統無法實現有效控制。因此，發展高功率電池是非常必要的。”據了解，國家電投1億燃料電池堆項目將在今年內完成中試，并進行相關工藝放大驗證和固化。“在此基礎上，預計2020年5、6月份，可以在車企進行相關測試和實驗。”柴茂榮說。此外，根據國家電投氫能公司發展規劃，到2020年，國家電投氫燃料電池關鍵部件和系統產品實現量產，建成國家能源氫能R&D(實驗)中心，初步建成氫能檢測鑒定實驗驗證平臺；2025年將形成電池系列產品和穩定的系統配套能力及原材料供應體系，驗證平臺將在行業中發揮支撐作用。

標簽：漢

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