中國工程院院士衣寶廉表示，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化是氫能應(yīng)用的突破口
“2021中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達(dá)）國際論壇”近日在天津市濱海新區(qū)召開，中國工程院院士衣寶廉在會上表示，燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化是氫能應(yīng)用的突破口，要堅(jiān)持自主創(chuàng)新，突破“卡脖子”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn)，大幅度降低燃料電池車、加氫站建設(shè)和氫源的成本，盡快實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。
衣寶廉認(rèn)為，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)背景下，必須大力發(fā)展可再生能源，利用可再生能源電解水制備綠氫，既可以實(shí)現(xiàn)儲能和可再生能源的再分配，又能實(shí)現(xiàn)難于脫碳領(lǐng)域（如交通、冶金、建筑等領(lǐng)域）的脫碳。“要實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化，必須大幅度降低燃料電池發(fā)動機(jī)的成本和氫氣成本，同時(shí)降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。”衣寶廉說。
在降低燃料電池電堆的成本方面，衣寶廉提出四點(diǎn)要求：一是提高電堆的比功率；二是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料、電催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板、膜電極三合一和電堆批量生產(chǎn)；三是依據(jù)工況和電堆適宜的運(yùn)行條件制定控制策略，確保電池系統(tǒng)的可靠性與耐久性；四是燃料電池的PEMFC典型極化曲線，它由歐姆極化、擴(kuò)散極化、化學(xué)極化三部分反映出來，降低這三個(gè)極化，才能夠大幅度提高燃料電池堆的比功率。
衣寶廉表示，以解決燃料電池批量生產(chǎn)問題來大幅度降低燃料電池成本，使它能夠接近鋰電池電動車成本，這樣燃料電池車就可以在重載和長途運(yùn)輸車方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
衣寶廉指出，還需要創(chuàng)新驅(qū)動來解決燃料電池的技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)燃料電池乘用車和商用車的商業(yè)化。“一方面要簡化電池系統(tǒng)和電堆結(jié)構(gòu)，降低燃料電池發(fā)動成本和延長電堆壽命；另一方面要研發(fā)高溫膜和抗毒的陽極電催化劑，降低氫氣成本。”
有關(guān)氫源問題，衣寶廉重點(diǎn)介紹了SOEC電解、質(zhì)子膜電解和堿性電解三種電解水制氫方法。“我國堿水電解法是世界上售價(jià)最低的。”衣寶廉強(qiáng)調(diào)，“大連化物所發(fā)展燃料電池的同時(shí)就開始發(fā)展電解水制氫、制訂堿水電解，進(jìn)而搞了質(zhì)子交換膜電解，現(xiàn)在已經(jīng)做到300千瓦電解槽，并與陽光電源簽訂了合作協(xié)議。”
針對長距離輸氫問題，衣寶廉建議：利用三北地區(qū)豐富的水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電，大力發(fā)展質(zhì)子交換膜電解水制氫，送入天然氣管網(wǎng)。在需要?dú)錃獾牡胤?，?dāng)氫濃度大于5%時(shí)，可采用膜分離從天然氣氫混合物中提取純氫；當(dāng)氫濃度低時(shí)，可抽取等熱值天然氣進(jìn)行重整制氫。在近海地區(qū)發(fā)展海上風(fēng)電，電解水制氫，利用氫氣管道輸送海港，將氫液化作為商品，也可用列管車送至附近的加氫站。此外，加氫站也可以建立電解水制氫裝置和天然氣重整制氫裝置。
關(guān)于氫安全問題，衣寶廉主張要做廉價(jià)的、可靠的氫氣傳感器，同時(shí)不管是室內(nèi)還是室外，在氫氣可能泄漏的地方都加上氫氣傳感器和聯(lián)動風(fēng)機(jī)，以此來確保室內(nèi)外，特別是加氫站和制氫場所的氫安全。
衣寶廉表示，實(shí)現(xiàn)燃料電池關(guān)鍵材料和部件的產(chǎn)業(yè)化并批量生產(chǎn)，同時(shí)提高電堆的比功率就可以大幅度降低燃料電池發(fā)動機(jī)的成本，進(jìn)而降低燃料電池車的成本。
一要技術(shù)創(chuàng)新，簡化電堆結(jié)構(gòu)和電池系統(tǒng)，采用超低鉑有序化電極化大幅度降低鉑用量，將燃料電池車的成本降到鋰離子電動車水平，并實(shí)現(xiàn)乘用車商業(yè)化。
二要大力發(fā)展可再生能源電解水制備綠氫，采用天然氣或純氫管網(wǎng)輸送氫氣，加氫站加的氫可降至每公斤30元以下，車的運(yùn)行費(fèi)用就可以和燃油車競爭。
三要實(shí)現(xiàn)氫氣壓縮機(jī)、高壓儲氫瓶和加氫機(jī)等國產(chǎn)化和批量生產(chǎn)，建油、氫、電合建站，大幅度降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。當(dāng)加氫站達(dá)到一定密度，再示范商業(yè)化乘用車。
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