1月20日-21日，由电池联盟、中国电子节能技术协会电池专委会、中国高科技产业化研究会、清华大学、北京理工大学联合举办的“2019氢燃料电池汽车产业技术峰会”在北京成功召开。

 

      加拿大皇家科学院院士张久俊表示，国家目前的产业集群已经形成一种七大氢产业集群，但是，燃料电池产业链基本形成非常的不完善，如膜电极和双电极国内代表性的企业，辅助系统代表企业，还有燃料电池电堆企业，储氢加氢设备的代表企业。建议要谨慎的对待技术存在的瓶颈，以及资金的瓶颈，这方面要靠政府的大力支持。新能源产业的助推手应该是政府，要清醒的认识到这一点。

 

      加拿大皇家科学院张久俊院士演讲实录如下：

 

      非常感谢这个机会可以给大家分享一下关于燃料电池方面的目前的现状以及前景，今天我主要想跟大家分享一下关于燃料电池方面，尤其是汽车方面的现状。

 

      第一部分讲一下新能源电动车的概况。

 

      我们知道目前使用的燃料车排出的二氧化碳、氧化氮、硫化氮等等对我们造成了一系列的影响，对我们整体人类的发展带来威胁。所以说，尤其在汽车方面，带来的污染是不可忽视的。目前，世界上主要的发达国家都把新能源汽车作为国家发展的战略，用电动车来取代燃油。大家认为是大势所趋，我国也逐步做起，但是到什么时候能够取代，这是个未知的事。当然，我相信也不是完全取代，这个是我自己的观点。

 

      我们可以看到前一段时间，多国公开宣布销售燃油车：德国宣布的2030年，法国宣布到2040年，英国宣布到2040年，印度是2030年。中国在这方面也有响应，这是国家政策方面的宣布，加快新能源汽车的发展。我们看一看什么是新能源汽车，新能源汽车实际上包括四个部分，第一个是全电的，全部用电池的；第二个插电的；第三个是油电混合；第四个是燃料电池。目前世界汽车的总数量大约是在1.3亿辆，2016年签署的巴黎协议要把我们的温度降低2度以内我们全国的电动汽车必须达到6亿辆。目前全球范围内发展新能源最热的热点就是新能源电动车，并有爆发的趋势。我们在座的都能感觉到，但是这个新能源汽车他的核心的部分是动力电池，我们说的是燃料电池等等，超级电容器这方面。

 

      我们看到国际上的支持力度是非常之大，全球的主要经济体都把发展燃料电池尤其是车用燃料电池上升为国家战略，包括美国、中国、日本、韩国、欧盟等等。

 

      第二个我讲一下是氢能车用质子膜燃料电池他的情况。这一部分我们谈到燃料电池，实际上燃料电池呢不是一种，它是很多种，这里面我列出至少六种，有高温燃料电池，有低温燃料电池，有离子交融燃料电池等等。其中我们从那个图可以看到，多的那一种就是我们说的车用的燃料电池。他叫质子膜燃料电池，这个占整体电池的70%多，这个在车用里面是最有优势的，因为他的能量密度比较高，另外他烧的是氢气，氢气烧过了以后排出的是水，零排放等等这些优点。使得燃料电池他有很大的优势在新能源汽车里面。什么叫质子交换膜燃料电池，他包括正极负极，然后是膜，他整个的正极里面氧还原，他就烧我们的氢气，构成电化学的整体的过程产生电，这是一个他的主要的一个功能。

 

      那么我们再看一看我们质子交换膜燃料电池他系统的价格以及我们电能的价格，我们刚才刘博士说了，这边一个是美国能源部的，目前整个的燃料电池系统大约的价格目前大约在六十千瓦，到了2020年要达到40个每千瓦，中级的目标是30个US。我们这里面有个图，这个图就是说其中有47%的价格来自于我们的催化剂和膜，催化剂的催化层，其中有24个基本上来自于我们的膜，这整体就是他这个系统就是他的情况。其中催化剂和催化层占了很大的比例，一直到现在也是这种情况，所以说降低燃料电池的成本是我们真正产业化的关键。

 

      在这里边其中降低膜连击及其重要，我们什么样的单电池，他的性能指标达到什么样的指标才能够商品化呢，这个地方列出了三个指标，第一个是他的电池的电压，在两安每平方米的情况下他要大于0.6V；第二个PT催化剂的质量要大于现有的催化剂的5倍，他的质量活性；另外一个膜电极的氧气传输速率要大于现在的2倍，这是很大的商品化的指标。

 

      我们看一看氢质子交换膜燃料电池催化剂的现状，现在的主要的催化剂包括很多催化进目前的状况是在虚线的地方，绿色的颜色证明这个催化剂现在目前可以商业化使用了，黄色的稍微差一点，红色的呢，就有点离谱，只不过概念上，我们目前看还是铂催化剂是目前燃料电池最靠谱的催化剂，也是目前比较实用的催化剂。

 

      关于燃料电池的核心技术方面，包括我们刚才说的铂催化剂，包括我们的膜，这个也是目前的核心技术，国外用的是另一种，我们国内发展最好的是山东的东岳，他的膜是现在最好的膜，另外的双极板也是燃料电池的一个关键技术，现在主要的发展在金属双极板，这也是核心技术。

 

      第三个重要的核心技术是我们说的膜电极这是核心技术在这几种核心技术，第四个是我们的空气棒，这个空气棒要打到三大气压，这个没有油封的这种棒的话，现在国内还没有达到真正的商品化，现在还是靠进口这也是一个非常重要的核心技术。四大核心基本上是五个核心技术。现在我们基本上是靠进口。所以呢这是核心技术，那么讲到燃料电池系统呢，实际上说起来是非常简单，他就是一个空气压缩机，中间的燃料电池堆里面，我们的发电来带动我们的汽车，这是一个，关于这方面呢，我在过去的十几年内在国外也编入了和我的同事编著了很多方面的书，其中有那么几本是关于燃料电池的书，大家如果感兴趣的话可以搜索中文拼音的名字，这个书比较贵。

 

      第三部分想跟大家分享一下车用氢燃料电池的示范以及市场。这个刘博士已经讲了很多了，我们再看一看国内外的状况，国外的状况燃料电池已经进入第三代的燃料电池的汽车示范。各个大的汽车公司都在发展动力电源，国内目前也进入到“十三五”的推广示范阶段，我们可以感受到国内很多汽车厂都有自己的燃料电池汽车。我们看一看全球燃料电池汽车的市场规模，在这方面那，我们首先看一看2017到2030年全球燃料汽车销量的预测，到2030年以前燃料电池汽车将成为全球汽车市场增速最快的细分市场，他销售的预测大约是在2000多亿美元这么一个大的规模，从目前开始呈现一个爆发式的趋势。这也是一个很大的信号，燃料电池发展的信号。

 

      目前我们的质子交换膜燃料电池已经公认为终极的主电源，一个车主要的电源是燃料电池，肯定还有另外一部分或者是燃油，或者是电池，他占的比例非常小。我们可以看到市场规模到2025年将达到230亿美元，这里面90%的是我们车用的燃料电池。

 

      第四个部分讲一下燃料电池商业化，我这里列出了日本、北美、欧洲，中国典型的企业以及基础设施，我们可以看到各个国家都有自己比较典型的汽车，尤其我们中国的上汽集团啊，等等，现在有的汽车已经在路上跑了。我们看看对于整个的燃料电池汽车系统他的成本构成，燃料电池汽车他的成本构成，主要是膜电极阻断，高压储氢罐占了25%30%，双极板占到5%-10%，其中零部件的占比比较大，所以规模化的生产要提高技术水平的提高，以及降低我们的成本。另外我们看美国能源部对质子交换膜·的应用性能及可商品化的价格指标，到2020年要达到650瓦每升，我们目前的水平大概在三瓦，长期能达到八百五十瓦，我们燃料电池不像锂电池，他是你通了氢气之后直接转变，不存在充放电的问题。他要操作呢是一直在操作，他的寿命要达到五千个小时，长期的达到八千个小时，现在他说能达到五千个小时，其实最可靠的也就是三千小时左右，离我们的目标相差甚远，规模化的生产成本2020年达到40美元每千瓦，我们看看主要的质子交换膜汽车的性能的参数，我们这里边列出了丰田，现代，通用，日产，奔驰，以及上海荣威，我们可以看到各种的按照汽车的各种参数，都有一些很好的比较，这个我就不详细的给大家分享了。

 

      我们可以看一个非常好的燃料电池车就是日本的（丰田）Mirai，这个车我们可以看到他认为目前世界上最好的一款车，但是你从这个，你详细读的话你就会发现这里边政府支持的补贴占了很大的部分。还不能真正的完全达到一种自我造血的功能，能赚钱的水平，这就是代表了整个汽车行业的一个代表，那么我们国家在汽车产业已经形成了一种七大氢产业集群，重点企业合纵连横将加速区域性整合和跨区域的投资并购。滑动，华南氢产业集群，华中氢产业集群，华北氢产业集群，东北氢产业集群，这个是西北氢产业集群，总体我们国家目前的产业集群已经形成。但是还在形成的过程中间，我们看看产业链的问题，我们燃料电池产业链基本形成非常的不完善，比如说膜电极和双电极国内代表性的企业，我们看看辅助系统代表企业，还有燃料电池电堆企业，储氢加氢设备的代表企业，我们中国的产业链基本形成但是不完善。

 

      第五个跟大家分享的是质子交换膜电子车国内外的差距。说你能不能把我们国内外的差距给我们说一说，第一个我们可以看到整车的集成技术方面，整体的是比较典型的汽车，目前中国自主研发的汽车在开发整车动力性，续航历程，储氢系统与国外还有一定的差距，尤其在高性能的空压机尤其是膜电极主要是从八个维度过来的，这个是核心技术的公关是非常非常的重要。当然在其他的燃料的水平，与国外基本上处在同时的水平，我们看看尤其在关键材料发展的规避上，我列出国际水平与国内水平的目前的现状，我们得出的结论可以看到差距很大。我们要清醒的看到这一点。

 

      关于氢气罐的安全问题，这是我们必须考虑的问题。氢分子是非常非常小的分子，它容易穿透任何材料基本上，尤其金属材料，他穿透以后这个就泄露，这就是一个问题，但是呢目前发展的氢气罐，这个氢气罐呢，他使用的材料呢，以及碳纤维材料可以把空气完全的密封住。那么这是一个典型的一种氢气罐，这是用在汽车上的，我们可以看到他的氢气罐四周有很多的装备，一些防止他的泄露。这个氢气罐里面储存的氢气是七百个大气量，一个罐里装五公斤的氢，基本上能跑五百公里目前氢气罐实际上是非常安全的，但是呢我们人类，目前人对我们的大众对于氢气的安全问题没有充分的认识，一提到氢大家很快的与氢弹联系起来，个别氢的爆炸，我们知道一个氧原子加一个氢原子生成水。他只是汽油燃烧热量的能量的二十二分之一。氢气的密度低。及时燃烧了以后，他的燃烧火苗是直往上飘的，另外他的燃烧速度很快。他们要汽油在你身上使劲烧，把你烧死为止，所以燃料电池还是比较安全的也符合国家标准是可以使用的。

 

      但是目前在我们中国氢气还属于危化品，我们的万钢主席准备把危化品变成燃料，这对氢能就是很大的促进。

 

      第四个谈到氢气现在必须谈到加氢站的问题，燃料电池做不到这一点目前。加氢站主要就是把液态的氢气通过加氢站变成高压的氢气给燃料电池注氢气，他充一次只要几分钟，不像我们的电池车，充电的话怎么也得一两个小时，当然也得充十分钟，你电池要充五分钟充满的话寿命就减少非常多，但是加氢站他加的氢几分钟就可以加到。预计到2032年加氢的总容量可以超过300万公斤，这个有很长的路要走，目前世界上总体有的加氢站大约是320座，我们中国100座左右。燃料电池与加氢站的问题还有个就是目前加氢站是我们发展燃料电池发展最大的障碍之一，目前要发展一种大卡规定点的加氢，因为燃料电池的加氢站点不够。但是这个价格还是要下降，目前的价格是60人民币，我们必须降到35才能和汽油相当，我们看到液固氢是不错的选择，这里面的难度是非常大。

 

      我们看到建立加氢站不考虑土地，我们需要一千到两千万人民币。价格还是太高，这个阻碍了燃料电池的发展。所以目前我们说发展加氢站依赖度低的大型的车和公交车为商用化的车是我们的首先。

 

      第八点我讲一下车用燃料电池的能起动，这个问题也要考利，尤其在我们北方，南方这个问题不显著，在北方零度以下，我们知道氢气他的产物是水，水假如不排除的话就会结冰，结冰就会造成膜电极的结冰，整个质量下降，我们看世界上主要几款车他主要的性能，丰田零下30度，本田是零下三十度，现代是负30度，上汽荣威是负20度，通用是负25度。主要的原因是我们的水结冰。

 

      目前的策略是停车以后采取吹扫，第二种方法是外加电源，第三个是采用循环液，冷却液，这三种方法，现在这个问题还在研究当中。关于燃料电池的运行的衰减这也是我们索要考虑的很大的方面。这个衰减主要是两方面的衰减，第一个是我们用的Pt/C催化剂，这个就会对我们的膜采取攻击，一个是变成很薄，第二个是穿透，这个是对膜的供给，第三个是我们在操作过程中间，我们用的催化剂就可能溶解，一氧化，这个催化剂失活了，功能就下降了。我们看看上海大学我们目前，开展这方面的技术和理论创新我就不详细的讲了，有兴趣的话我们下面共同讨论我们主要是在燃料电池，在电解水，尤其在关键技术方面，在双极板方面我们做的研究，这个金属板，冷冻系统，催化剂电解水模拟和方针这个是我们目前做的工作，最后总结一下。一个是发展新能源是一个大力产业，非常大的一个产业市场的潜力也非常巨大。我们尤其中国人口众多，更要发展新能源，但是我们要谨慎的对待技术存在的瓶颈，以及我们资金的瓶颈在这方面我们要靠政府的大力支持。新能源产业的助推手应该是政府。这个是我们要清醒的认识到这一点。

 

      第二点质子交换膜燃料电池目前被公认为终极的主电源，目前降低燃料电池的成本是利用主要的方向，两个方面。氢能质子交融燃料电池呢，比起燃油车贵的很多，刚才刘博士也讲了这个问题，目前仍处于示范阶段，真正的商业化还有很艰难的路要走，目前的氢加氢站还不能支持大规模的商业化，要发展液氢加氢站可能是一个方向，要提高耐久性仍然是我们的主要努力方向，我们应该集中在催化剂，膜，双极板这几方面发展我们的核心技术。对于这个车用质子交换膜燃料电池的商业化，因为我们看到铂以及他的催化剂占到40%多，因此我们国家也要掌握燃料电池的核心技术，因为我们知道，世界的最后的能源就是氢能。他就是氢能是一个永久的能源，发展燃料电池是势在必行。

 

      这是我们的团队，感谢他们的支持，以及我们上海市的一些支持，感谢大家。

      (根据嘉宾现场演讲整理，未经本人审阅。)