武漢理工大學首席教授潘牧

“2019中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達)國際論壇”于2019年8月30日～9月1日在天津濱海新區(qū)隆重舉行。本屆論壇的主題為“全面深化改革開放 發(fā)展壯大新動能”。會上武漢理工大學首席教授潘牧發(fā)表演講。

內(nèi)容如下：

謝謝組委會給我一個機會和大家分享燃料電池商業(yè)化的問題。剛才重塑的林總、上汽的李總介紹了燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程，是非?？上驳膭蓊^?，F(xiàn)在國內(nèi)非常多的企業(yè)家都關(guān)注氫能和燃料電池這個產(chǎn)業(yè)，從環(huán)保、效率各方面這些優(yōu)勢來說好像確實是非常好的事情，但是在做這個事情的時候，前途肯定是光明的，但是道路又是曲折的，我們必須知道，它曲折的地方在哪里，今天我想講講對于燃料電池商業(yè)化的一些思考。

燃料電池性能到底有什么障礙?燃料電池有三座大山，是性能、壽命、成本，衣院士講現(xiàn)在燃料電池跟純電動相比成本是很高的問題，確實是這樣。但這三個問題都是我們面臨的困難，不過經(jīng)過十幾二十年的努力，中國還有全世界的科學家共同的工作，其實取得了很大的進展。在成本上面大家可以看看，電堆的功率密度已經(jīng)達到3.1千瓦每升，這個指標還是比較好的，它對應膜電極性能的指標是每平方厘米5.4瓦，如果只算雙極板加上膜電極的體積，它的功率密度可以達到5.6千瓦每升，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)做到非常高的水平。當然沒做到5.6，潛力是有這么多的，完全做得到的。現(xiàn)在1.4瓦每升完全可以做得到的，另外就是鉑的用量，大家覺得催化劑是最貴的，其實這個催化劑從2006年每千瓦2克一直到明年要做到0.12克，現(xiàn)在目前已經(jīng)可以做到0.2克每千瓦了。如果0.125克表示每個車裝了10克鉑，也不是很貴，這個是可以接受的。所以這個性能上，由于我們的努力，催化劑的性能、電堆的性能、膜電極的性能幾乎可以達到產(chǎn)業(yè)化的水平了。

這里介紹一下膜電極，是武漢理工氫電(音)，這個公司2006年成立，專門用來做膜電極，我們的膜電極現(xiàn)在銷售100萬片，大部分銷售到國外，如果裝車可以裝3000多臺車，當然沒有全部在國內(nèi)裝，主要是出口國外。中國的零部件的基礎也還是很好的，產(chǎn)業(yè)化還是很有信心可以做下去。

但是這里講一下成本的問題，我這里大概估計了一下，按100千瓦的電堆， 總數(shù)在最下腳，大概是兩萬多塊錢，這是算的核心面積，還有一個結(jié)構(gòu)設計所消耗的材料，你有材料的利用率，有材料的損耗率，有良品率，也就是四萬多塊錢，加上雙極板一兩萬塊錢，加上其他東西十萬塊錢，一個一百千瓦的電堆就可以搞定，這是在理想的情況下。十萬塊錢光是電堆不行，BOP再塊十萬塊錢就是二十塊錢，相對于發(fā)動機來說還是貴了，但作為電動汽車來講也不是完全不能接受的，成本來講還有很大的距離，但是有可能完成。

最大的問題是壽命，現(xiàn)在質(zhì)子交換膜是非常巧妙的結(jié)構(gòu)，用了非常強的全副數(shù)值(音)， 可以用來傳導質(zhì)子，這個東西非常貴，所以價格昂貴。2000年左右的時候用的是非常厚的膜，有170微米，樹脂這么貴，用這么厚的膜當然很貴，現(xiàn)在我們?nèi)繙p薄，成本就可以降低，所以現(xiàn)在膜的價格跟117的價格完全不可同日而語。但問題是膜薄了以后強度很差，所以大家想辦法，我們加了增強層，但是這個增強層還不夠強，假設它是30兆帕，一個15微米的膜，一個袋子只能承受450克的力，掛一瓶礦泉水就斷掉了。另外是催化劑，為了使催化劑用的越少，這種納米材料有個天生的弱點，就是熱力學不穩(wěn)定，它天生就要長大。第二點，催化劑在電化學反應中，從低電壓到高電壓，在每一個電壓的循環(huán)，催化劑就變了一下，所以這些問題都是帶來燃料電池的壽命問題，我們對它的機理了解不深刻，解決的方法并沒有完全實現(xiàn)，這些都需要我們進一步探索。

相比較下來，我們的障礙里面，現(xiàn)在成本是第二的，壽命是最大的，因所有參加燃料電池的單位、企業(yè)都要把精力放在這上面，它的機理是什么?到底怎么樣造成的?需要大量的測試數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)非常寶貴，拿出來才能分析清楚，才能把燃料電池車做好。

我們只有在前面的工作基礎上才能制定出一些基礎保證燃料電池的發(fā)展，現(xiàn)在國家有一個燃料電池標準委員會，委員會的主席是衣院士?，F(xiàn)在中國燃料電池汽車在國際上走的比較前面，很多問題是國內(nèi)碰到必須來制定標準?，F(xiàn)在整個框架包括了基礎的標準，包括了燃料電池通用技術(shù)標準，驅(qū)動和輔助便利系統(tǒng)，還有微型的，車用在這個里面是在電動車的標準委員會里面，所以在那個里面我們這兩個標委會是互相合作，來把這個標準做好。

在國際上我們對標的組織就是IEC的TC105，現(xiàn)任主席是法國人，上一任主席是日本人。TC105跟其他的幾個有能源的標準，有交通標準，還有供氫要求標準，幾個委員會合作才能把這個體系構(gòu)建起來。TC105發(fā)布的標準比我們還少一些，目前只發(fā)布了18項，我們國家已經(jīng)有12項，已經(jīng)采標。

我們到底怎么做?電動汽車的發(fā)展應該跟能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整是結(jié)合在一起的，我們要借助能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整保證燃料電池的調(diào)整，在我們這里有個電網(wǎng)。 而這個結(jié)構(gòu)用什么來連起來?用燃料電池，電解水再轉(zhuǎn)化成氣送到氣網(wǎng)里來。荷蘭的風電全部用來制氫，今后氫能的網(wǎng)絡是非常大的，如果這兩個網(wǎng)絡建立起來之后，每個汽車都是我們的節(jié)點。汽車在里面只是一部分。

所以這個能源網(wǎng)是非常符合互聯(lián)網(wǎng)的特點，一個是互聯(lián)的，電網(wǎng)和氣網(wǎng)互聯(lián)，一個是無限節(jié)點，還有雙向，既可以消耗又可以生產(chǎn)，如果要在每一個家庭聯(lián)起，就互相進行生產(chǎn)和銷售。有意思的是本田的車就帶了變壓器，把電輸送給家庭，就反向了，這代表了一個方向。

所以國際能源署2015年的時候提出能源互聯(lián)網(wǎng)的概念，用氫氣把熱網(wǎng)、電網(wǎng)、氣網(wǎng)用氫連接起來，德國提出了集成能源系統(tǒng)，最右邊是電網(wǎng)，左邊是氣網(wǎng)，通過氫全部連接起來。美國就提出來H2@Scale的計劃，根據(jù)氫這個網(wǎng)絡把它連在一起，今年美國又支出了四五千萬美元做這件事情。

我認為燃料電池面臨的最大障礙是壽命問題，燃料電池缺乏強制性標準，特別是安全標準，燃料電池將在能源互聯(lián)網(wǎng)起重要作用，電動汽車也是當中的一部分，謝謝各位!