謹防燃料電池宣傳浮誇風
近年來,隨着我國氫能產業的蓬勃發展,國內分析氫能產業鏈的文章很多,但都浮於表面,真正對我國和世界先進水平的差距進行分析的很少。
近日,國電投氫能公司首席技術官柴茂榮接受了科技日報記者的專訪。針對一些國內媒體對氫能及燃料電池技術進步的過度炒作,他説,國內的很多公司都號稱能生產出燃料電池電堆,但和世界最先進的燃料電池技術相比,差距仍大。
起了個大早,趕了個晚集
“我國燃料電池雖起了個大早,但在關鍵核心材料、技術工藝和推廣應用方面,還有很大差距或進步空間。”柴茂榮表示。
我國是世界產氫大國,產量近3000萬噸,絕對是世界第一。但氫氣基本上都用在了石油精煉、加氫重整和合成氨、甲醇等方面,而用於燃料電池等的高純氫氣,則不到百分之一。粗氫很便宜,每公斤不到10元,但到了加氫站,則價格差不多漲了10倍。
目前,國內氫氣壓縮、精製、加氫站關鍵設備、零配件和技術大部分都還依賴國外。氫氣瓶用材料,如高強度碳纖維、密封膠、氣瓶閥組等基本也依賴國外,造成成本居高不下。
在燃料電池方面,國內人為地把燃料電池應用區分為乘用車用和商用車用,輕易地得出燃料電池只適合於重卡等商用車的結論。實際上,國外燃料電池乘用車和商用車的開發基本上是同步進行的,而燃料電池乘用車技術相對更成熟。比如豐田Mirai氫燃料電池汽車已經實現了商業化,它和同檔次的電動汽車特斯拉Model S同台競爭,價格基本相當,而續航距離和安全可靠性更優。
與國外相比至少還差一代
我國因為到目前為止燃料電池原材料基本依賴進口,價高質次,電堆體積大、功率密度小,加速性、穩定性都嚴重不足,難以實現在乘用車上使用。而且,國內用峯值功率除以活性區體積計算出來的功率密度,和國外平均單電池0.65V以上在汽車運行工況下的額定功率相比,實質意義有限。至於耐久性,國外要求15年壽命,5000小時無故障,國內簡單地理解成用5000小時劣化係數來計算,更是相差甚遠。
最近,某國外公司的不少電堆已經進入中國市場,很多做成系統並已在幾大檢測機構中測試。相比之下,同樣標稱130kW的電堆,體積不到國產電堆的一半,而按同樣單電池0.65V計的額定功率,國產電堆功率比進口電堆至少低20%以上。“實際上,我們國產的很多電堆和世界最先進的電堆技術相比,至少還差一代以上。”柴茂榮強調。
此外,在關鍵材料上,我國有很多廠家都宣傳能生產。但實際上,催化劑方面,國內在耐久性能、單位鉑金的發電電流MMA都有很大的差異,具體體現在擔載工藝和載體選材上。貴金屬顆粒大小不均勻,載位不穩定,抗反極、抗毒性差,也沒有人開發高耐久性能載體;質子交換膜方面,高温拉伸強度、低加濕質子傳導率、滲氫電流等主要指標和國際水平相差一個數量級。國內拿杜邦質子膜對標,但車載用高功率電堆用質子膜,國外早在十幾年前就已不再使用杜邦的質子膜。還有碳紙擴散層,從導電碳纖維到抄紙到成紙工藝技術,國內也一直沒有突破。
核心材料和技術自主化才能站在產業鏈頂端
車載用高功率雙極板技術,也一直是我國的短板。從上一代石墨雙極板到最新的無鍍層鈦金屬雙極板,有效地解決了車載用電堆雙極板的輕量化、抗震強度、耐腐蝕性、大規模連續生產和生產效率的問題。我國的金屬雙極板的耐腐蝕性、鍍膜強度、生產效率、平整性、耐久性,還有前面提到的電堆性能,都和國際先進水平相差懸殊。
國內很多廠家都只能購買國外材料生產膜電極、電堆等,然而,國外最先進的材料難以買到,國產材料又很難達到車規級指標要求——雖然廠家不少,但大部分來自大學實驗室,容易有生產經驗不足、只注重幾個單項指標的問題,且對一致性、穩定性和降低成本不敏感。
柴茂榮表示,國電投正立足於國內實現材料級自主化的開發。催化劑、質子膜、碳紙、膜電極、雙極板、電堆仿真設計、系統等全部核心材料和技術目前已全部實現了自主化,並建有自己的生產線。只有這樣,才能站在產業鏈的頂端,把握整個產業的先進性,掌握產品的定價權。記者 陳 超
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