武漢理工大學(xué)首席教授潘牧

“2019中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá))國際論壇”于2019年8月30日～9月1日在天津?yàn)I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(dòng)能”。會(huì)上武漢理工大學(xué)首席教授潘牧發(fā)表演講。

內(nèi)容如下：

謝謝組委會(huì)給我一個(gè)機(jī)會(huì)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(jìn)程，是非常可喜的勢頭?，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(gè)產(chǎn)業(yè)，從環(huán)保、效率各方面這些優(yōu)勢來說好像確實(shí)是非常好的事情，但是在做這個(gè)事情的時(shí)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(duì)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(dòng)相比成本是很高的問題，確實(shí)是這樣。但這三個(gè)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(xué)家共同的工作，其實(shí)取得了很大的進(jìn)展。在成本上面大家可以看看，電堆的功率密度已經(jīng)達(dá)到3.1千瓦每升，這個(gè)指標(biāo)還是比較好的，它對(duì)應(yīng)膜電極性能的指標(biāo)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(dá)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(dāng)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(shí)這個(gè)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(gè)車裝了10克鉑，也不是很貴，這個(gè)是可以接受的。所以這個(gè)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(dá)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(gè)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(tái)車，當(dāng)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(chǔ)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(jì)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(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來說還是貴了，但作為電動(dòng)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(qiáng)的全副數(shù)值(音)， 可以用來傳導(dǎo)質(zhì)子，這個(gè)東西非常貴，所以價(jià)格昂貴。2000年左右的時(shí)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(dāng)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(jià)格跟117的價(jià)格完全不可同日而語。但問題是膜薄了以后強(qiáng)度很差，所以大家想辦法，我們加了增強(qiáng)層，但是這個(gè)增強(qiáng)層還不夠強(qiáng)，假設(shè)它是30兆帕，一個(gè)15微米的膜，一個(gè)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(gè)天生的弱點(diǎn)，就是熱力學(xué)不穩(wěn)定，它天生就要長大。第二點(diǎn)，催化劑在電化學(xué)反應(yīng)中，從低電壓到高電壓，在每一個(gè)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(duì)它的機(jī)理了解不深刻，解決的方法并沒有完全實(shí)現(xiàn)，這些都需要我們進(jìn)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(jī)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(chǔ)上才能制定出一些基礎(chǔ)保證燃料電池的發(fā)展，現(xiàn)在國家有一個(gè)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，委員會(huì)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(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在整個(gè)框架包括了基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，包括了燃料電池通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)和輔助便利系統(tǒng)，還有微型的，車用在這個(gè)里面是在電動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)里面，所以在那個(gè)里面我們這兩個(gè)標(biāo)委會(huì)是互相合作，來把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)做好。

在國際上我們對(duì)標(biāo)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(gè)有能源的標(biāo)準(zhǔn)，有交通標(biāo)準(zhǔn)，還有供氫要求標(biāo)準(zhǔn)，幾個(gè)委員會(huì)合作才能把這個(gè)體系構(gòu)建起來。TC105發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)比我們還少一些，目前只發(fā)布了18項(xiàng)，我們國家已經(jīng)有12項(xiàng)，已經(jīng)采標(biāo)。

我們到底怎么做?電動(dòng)汽車的發(fā)展應(yīng)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(gè)電網(wǎng)。 而這個(gè)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(fēng)電全部用來制氫，今后氫能的網(wǎng)絡(luò)是非常大的，如果這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)建立起來之后，每個(gè)汽車都是我們的節(jié)點(diǎn)。汽車在里面只是一部分。

所以這個(gè)能源網(wǎng)是非常符合互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，一個(gè)是互聯(lián)的，電網(wǎng)和氣網(wǎng)互聯(lián)，一個(gè)是無限節(jié)點(diǎn)，還有雙向，既可以消耗又可以生產(chǎn)，如果要在每一個(gè)家庭聯(lián)起，就互相進(jìn)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(gè)方向。

所以國際能源署2015年的時(shí)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(jì)劃，根據(jù)氫這個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(rèn)為燃料電池面臨的最大障礙是壽命問題，燃料電池缺乏強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，特別是安全標(biāo)準(zhǔn)，燃料電池將在能源互聯(lián)網(wǎng)起重要作用，電動(dòng)汽車也是當(dāng)中的一部分，謝謝各位!