武漢理工大學(xué)教授、博導(dǎo)唐浩林

　　中國(guó)電池雜志-中國(guó)電池網(wǎng)11月11日訊（陳語(yǔ) 湖北武漢直播報(bào)道）11月11日，在2015年第3屆中國(guó)（武漢）鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際高峰論壇（ABEC 2015，鋰電“達(dá)沃斯”）上，武漢理工大學(xué)教授、博導(dǎo)唐浩林先生發(fā)表了題為《燃料電池與新能源汽車應(yīng)用技術(shù)分析》的演講報(bào)告，以下是演講報(bào)告實(shí)錄：

　　大家下午好！今天是鋰電池行業(yè)的一個(gè)盛會(huì)，我將就以下幾個(gè)方面做匯報(bào)，一個(gè)關(guān)于燃料電池的概況做一下分析，還有燃料經(jīng)濟(jì)型和效率的分析等等。風(fēng)口之下燃料電池電動(dòng)汽車，2014年豐田發(fā)布首款商業(yè)化燃料電池汽車mirai。燃料電池加氫時(shí)間和續(xù)航里程有很大的優(yōu)勢(shì)，但是燃料電池它售價(jià)是37萬(wàn)，特斯拉售價(jià)65萬(wàn)，這個(gè)Mirai車的馬力只有特斯拉的40%左右，售價(jià)接近它的一半。

　　現(xiàn)在各大汽車公司基于現(xiàn)在市場(chǎng)的判斷，也抱團(tuán)開(kāi)始燃料電池商業(yè)化的開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)燃料電池開(kāi)發(fā)熱潮也已經(jīng)興起，在近期有兩個(gè)亮點(diǎn)，第一個(gè)是上海汽車在2014年完成了新一代燃料電池車的全國(guó)巡演工作。第二個(gè)是聯(lián)合國(guó)計(jì)劃署將繼續(xù)支持中國(guó)開(kāi)展第三期燃料電池汽車聯(lián)合示范項(xiàng)目。

　　在政策方面，燃料電池新能源也獲得國(guó)家大力支持，第一個(gè)就是工信部在中國(guó)制造2025明確了燃料電池發(fā)展目標(biāo)。在補(bǔ)貼方面，有一個(gè)對(duì)于燃料電池車的非常利好的消息，從2017年到2020年，除燃料電池汽車外，其他車型補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)退坡，這個(gè)是比較好的促進(jìn)消息。

　　燃料電池車和鋰電池車，燃料電池相對(duì)發(fā)展比較慢，和它的技術(shù)指標(biāo)是相關(guān)的，燃料電池和鋰電池我個(gè)人覺(jué)得有兩個(gè)很大的差別，因?yàn)槿剂想姵厮琴|(zhì)子傳導(dǎo)，鋰電池是鋰離子傳導(dǎo)，所以鋰電池傳導(dǎo)比較大一點(diǎn)。第二個(gè)區(qū)別，鋰電池它是密封的，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，燃料電池是要往電池里面供應(yīng)燃料，所以它是有外循環(huán)的這樣一個(gè)系統(tǒng)。所以導(dǎo)致在功率密度、能量密度，燃料經(jīng)濟(jì)性和效率方面，低溫特性和壽命、成本、安全性方面的差別。

　　燃料電池主要是由質(zhì)子交換膜，催化劑、炭紙組成膜電極，然后再和雙極板組成電堆，然后再組成一個(gè)系統(tǒng)，最后形成電動(dòng)汽車。這個(gè)是燃料電池上市車型的技術(shù)參數(shù)，大家都是采用100KW燃料電池功率，冷啟動(dòng)都是負(fù)三十度到負(fù)二十五度左右。在功率密度和能量密度方面，燃料電池比鋰電池有比較大的優(yōu)勢(shì)，這是來(lái)源剛才所講的質(zhì)子傳導(dǎo)。

　　在能量密度方面，燃料電池和鋰電池差別來(lái)源于燃料的外循環(huán)，燃料電池要往里面灌氫氣，現(xiàn)在一般都是采用高壓灌系統(tǒng)，mirai采用122L，70Mpa，我們同濟(jì)的也是35到70Mpa，這已經(jīng)很成熟了，不是非常大的問(wèn)題。這樣可以實(shí)現(xiàn)700公里的續(xù)時(shí)里程。

　　比如說(shuō)以mirai為例，儲(chǔ)氫灌重量是90KG，由于燃料電池它的功率密度比較大，加系統(tǒng)的重量是56KG，但是Model S電池重量723KG，所以是有非常非常大的優(yōu)勢(shì)。所以一般認(rèn)為燃料電池適合長(zhǎng)里程，大功率的動(dòng)力源，鋰電池跟這相反。

　　在系統(tǒng)效率和燃料經(jīng)濟(jì)性方面，燃料電池系統(tǒng)效率一個(gè)是這個(gè)曲線，有一個(gè)先上升后下降的曲線，美國(guó)能源部的報(bào)告指出，現(xiàn)在能源效率一般是50%到60%左右，這個(gè)指標(biāo)一直沒(méi)有怎么改過(guò)。在這個(gè)運(yùn)行報(bào)告里面，折算成汽油它的燃料消耗大約是每一百公里從4到8左右，在一個(gè)很長(zhǎng)的430以里實(shí)際跑的過(guò)程當(dāng)中，431公里的工況，消耗4.8公斤的量。

　　燃料電池它的低溫特性也和鋰電池差別和傳導(dǎo)方式是相關(guān)的，對(duì)于燃料電池來(lái)說(shuō)，在負(fù)十度或者負(fù)二十度啟動(dòng)的話，是質(zhì)子在低溫下啟動(dòng)就行了，鋰離子的話，如果要在負(fù)十度啟動(dòng)的話，很難跑。但是不管是燃料電池還是鋰電池都需要保溫措施，所以這方面對(duì)于兩個(gè)電池來(lái)說(shuō)沒(méi)有非常大的差別。

　　燃料電池以前我們所討論的壽命短一些，說(shuō)燃料電池是愚蠢的電池也是有一些道理。根據(jù)美國(guó)能源部最近的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)所有的在路上跑的電池整個(gè)壽命的話，比如說(shuō)小轎車是3600小時(shí)，因?yàn)槲也皇亲銎嚨?，我?duì)這個(gè)不是很了解，一般一個(gè)小時(shí)跑30公里，對(duì)于10%的性能下降的話，大約是跑十萬(wàn)公里。我今天上午看到比亞迪的數(shù)據(jù)，我覺(jué)得燃料電池在壽命方面現(xiàn)在還是可以接受的一個(gè)數(shù)據(jù)。但是正如剛才所說(shuō)，燃料電池它有外部的燃料供應(yīng)，鋰電池是內(nèi)循環(huán)就行了，所以鋰電池如果說(shuō)，因?yàn)閷?duì)壽命來(lái)說(shuō)，跟一致性是非常相關(guān)的，我覺(jué)得壽命對(duì)燃料電池是一個(gè)挑戰(zhàn)，相對(duì)鋰電池來(lái)講的話，到底橫著放，豎著放等等。所以燃料電池經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)下面一片衰減得很快的情況，但這需要產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的人做更多的努力。

　　在成本方面，我引用的是美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在的成本大約是55美元每千瓦左右，我算了一下，和mirai的售價(jià)還是比較符合的，如果說(shuō)110千瓦的話，660，大約是6萬(wàn)多美元，人民幣36萬(wàn)左右，基本上能對(duì)上號(hào)。我是從2000年做燃料電池，比那個(gè)時(shí)候有非常非常大的下降，天壤之別，所以進(jìn)步是非常明顯。然后2020年做到40美元每千瓦，不管是性能的提升，還有成本的下降，燃料電池還是有非常非常大的空間。

　　在安全方面，在使用之前，那個(gè)安全肯定是一般工業(yè)解決，大家最關(guān)心的是汽車用的時(shí)候的安全性。我看了美國(guó)交通部在2009年的報(bào)告，他是做關(guān)于氫氣瓶安全性的測(cè)試，把這個(gè)罐子放在這兒燒，燒完之后沒(méi)有發(fā)生爆炸，因?yàn)闅錃馐亲钶p最輕的氣體，即使發(fā)生泄露它也是往上跑的，大約是這樣一個(gè)情況，所以這個(gè)是很安全的。

　　下面我向大家匯報(bào)一下我們?nèi)剂想姵剡M(jìn)展，我們從2001年開(kāi)始做燃料電池研究，做的工作主要涉及到燃料電池關(guān)鍵材料等等方面。我們是比較大的團(tuán)隊(duì)，有十幾名老師，有很多負(fù)責(zé)人員，還有一些技術(shù)工人，學(xué)生是非常非常多的。

　　我們關(guān)于燃料電池研究偏應(yīng)用，電堆研究經(jīng)歷了三代，第一代石墨板，成本非常高，一直降不下來(lái)。第二個(gè)是現(xiàn)在的技術(shù)，金屬板?，F(xiàn)在做的第三代是多孔板，因?yàn)槿剂想姵厮O(shè)計(jì)到物質(zhì)的傳輸。我們現(xiàn)在的目標(biāo)是把100kw做到25g以下的水平。

　　我們現(xiàn)在通過(guò)背靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將雙極板厚度從2mm降低到1mm。我們現(xiàn)在電堆功率密度接近2.7kw/l，接近國(guó)際先進(jìn)水平。我們現(xiàn)在50kw金屬極板電堆在北汽福田燃料電池公交車已累計(jì)運(yùn)行超過(guò)2萬(wàn)公里。MEA產(chǎn)品已經(jīng)打入國(guó)際市場(chǎng)。我們是我國(guó)首臺(tái)前艙安裝燃料電池電堆的燃料電池轎車，我們是我國(guó)首次研制成功CCM膜電極技術(shù)，我們是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)膜電極批量出口，我們是我國(guó)首條膜電極自動(dòng)化生產(chǎn)線，是我國(guó)首次研制成功金屬板電堆并裝備整車。這就是我的報(bào)告，謝謝大家！

　　主持人 墨柯：好，謝謝，我問(wèn)您一個(gè)問(wèn)題，您判斷一下中國(guó)燃料電池車的商業(yè)化會(huì)是在什么時(shí)間段？

　　唐浩林：燃料電池車產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化不僅和價(jià)格有關(guān)系，還和市場(chǎng)、資本有很大關(guān)系。從成本上來(lái)講，燃料電池從這十年以來(lái)它下降的趨勢(shì)，它現(xiàn)在是這樣下降的話，它即將是這樣下降，如果是這樣下降的話，它后面降得比較少。應(yīng)該說(shuō)從材料成本下降來(lái)講，現(xiàn)在鋰電已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)了2020年的目標(biāo)，但是它的潛力應(yīng)該比燃料電池小一些，它現(xiàn)在是一個(gè)大球，中間還沒(méi)有挖空。

　　問(wèn)：我在2003年做研究生的時(shí)候做的燃料電池，那個(gè)時(shí)候說(shuō)燃料電池要產(chǎn)業(yè)化，今天您回答了我一個(gè)核心問(wèn)題，100千瓦時(shí)可以做到25克，這對(duì)整個(gè)燃料電池的發(fā)展是有好處的，但是我想問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，這是涉及到燃料電池里面核心材料供給的問(wèn)題，這個(gè)才是你整個(gè)產(chǎn)業(yè)化當(dāng)中最基礎(chǔ)的問(wèn)題，我想問(wèn)一下氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸這方面有沒(méi)有好的技術(shù)和發(fā)展？

　　唐浩林：關(guān)于氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，氫的儲(chǔ)存，加氫站75兆帕是有比較成熟的技術(shù)，運(yùn)輸?shù)脑?，我覺(jué)得更多可能有很多的做法，像以后比如峰谷電，汽油站改成加油站等等。

　　問(wèn)：現(xiàn)在有一個(gè)比較好的解決方案，直接把你集成到你的燃料電池里面，你不需要加氫，也不需要加氧，直接通過(guò)直接甲醇重整的話，直接到里面，有可能是解決燃料電池加氫加氧的很好的解決辦法。燃料電池最大的是變功率，你要去坐車的話，車是變功率才行駛的，燃料電池不可能把氧和氫隨時(shí)增加減少變換功率，所以是不是要做電力增程呢？用鋰電池做驅(qū)動(dòng)，恒功率發(fā)電。

　　唐浩林：燃料電池本身是一個(gè)很復(fù)雜的東西，現(xiàn)在技術(shù)還沒(méi)有解決它的復(fù)雜性，如果再加一個(gè)更加復(fù)雜的東西上去的話，阻止了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。到現(xiàn)在為止來(lái)講，在這方面沒(méi)有體現(xiàn)出這方面的需要。

　　問(wèn)：你如果變功率的話，氫的利用率大概是多少？

　　唐浩林：氫的利用率，現(xiàn)在一般氫氣都是循環(huán)的，都是在99%以上。

　?。ㄒ陨蟽?nèi)容根據(jù)論壇現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)發(fā)言者本人審閱。）