2019年1月11-13日，“中國電動汽車百人會(hui) 論壇(2019)”在京召開，此次壇主題是“汽車革命與(yu) 交通、能源、城市協同發展”，圍繞汽車零排放和電動化變革、能源轉化及傳(chuan) 統能源公司轉型、未來交通和出行變革圖景、下一代汽車關(guan) 鍵技術發展、汽車智能化和網聯化趨勢、核心供應鏈培育、汽車生產(chan) 組織方式變革、國際創新對接、產(chan) 業(ye) 政策調整等熱點問題進行研討。

　　1月12日上午，以“全球零排放與(yu) 全麵電動化大會(hui) ”為(wei) 主題的高層論壇舉(ju) 行，會(hui) 上，中國工程院院士衣寶廉發表演講。

　　以下為(wei) 演講實錄：

　　尊敬的歐陽院士，各位領導、同行，上午好!我今天講的題目是“車用燃料電池技術”，我認為(wei) 我們(men) 中國的車用燃料電池技術要降低成本，在國際上有競爭(zheng) 力，從(cong) 電堆角度來看，現在的核心問題是提高功率電流密度和比功率。

　　先講一下中國的發展過程。

　　燃料電池的原理是電化學，跟鋰離子電池完全是一樣的，但是燃料電池因為(wei) 發電原理是電化學，所以效率比較高，一般來說在車用是60%左右。

　　燃料電池的工作方式是內(nei) 燃機，跟內(nei) 燃機完全一樣，燃料電池隻是能量轉化的場所，因此它的燃料是儲(chu) 存在儲(chu) 罐當中，所以燃料電池是比較安全的，電堆裏的能量很少，我搞了一輩子燃料電池，從(cong) 來沒有發生過燃燒和爆炸的事故，電堆出事情，隻要把氫氣切斷電堆就安全了，所以燃料電池的工作方式是內(nei) 燃機的，它的安全性比鋰離子電池高。

　　燃料電池在車上用，它就是代替了內(nei) 燃機，現在燃料電池都是低電壓工作、大電流，所以通過DC/DC升壓，電電混合，這是中國“863”萬(wan) 部長、歐陽他們(men) 提出來的，現在國際通用。如果要搞增程式的，就避免不了鋰離子電池爆炸的危險，采用電電混合，可以用超電容或者鎳氫電池，所以燃料電池車是比較安全的。跟內(nei) 燃機比，油箱用氫瓶代替，內(nei) 燃機是燃料電池發動機，排放物僅(jin) 僅(jin) 是水。燃料電池車跟電動車和插電式混合動力來比，它適合於(yu) 大功率、長程的運輸，所以適合於(yu) 像公交車和重載車，在這方麵有明顯的優(you) 勢。

　　到2017年中國有了2千多輛燃料電池，昨天的報告說，2018年要有1500多輛，所以我們(men) 現在能有2400多輛燃料電池車在運行，要趕上美國了。國際電池現狀，2014年12月15日，豐(feng) 田宣布開始銷售，同時專(zhuan) 利開始無償(chang) 使用，所以這個(ge) 對燃料電池發展是重大進步。

　　由於(yu) 燃料電池乘用車受加氫站的限製，所以豐(feng) 田跟日野合作做了燃料電池大巴，準備作為(wei) 奧運會(hui) 的通勤車。最近豐(feng) 田又開始跟美國的肯沃斯合作開發重載車，準備在美國的加州進行運行10輛，加州空氣委員會(hui) 提供了4500萬(wan) 美元的資助，這是燃料電池車首先能夠代替柴油車的一個(ge) 重點方向。

　　本田2016年也開發出了燃料電池車，現代，歐洲定了4千台左右的燃料電池車。從(cong) 燃料電池來看，現在壽命已經基本上達到了要求，加州13輛車已經運行了，奧克蘭(lan) 運行，達到2.5萬(wan) 小時。從(cong) pt用量來看，國際每千瓦0.2克，國內(nei) 0.4克左右，歐洲又搞了第二次大巴車的示範運行。

　　同時開始考慮建立燃料電池堆的生產(chan) 線。

　　從(cong) 國際上看，燃料電池已經進入了市場的導入階段，發動機的功率大幅度提升，用70MPa氣瓶已經可以跑500公裏以上，負30度以上，基本上滿足了要求，現在問題是沒有大批量的生產(chan) 線、成本比較高，受加氫站的製約，所以將來從(cong) 電堆、燃料電池角度，最主要的任務還是降低pt用量，降低催化劑燃料電池的成本。從(cong) 國內(nei) 來看，我們(men) 從(cong) 2007年的上海比比登賽一直到2010年的世博會(hui) ，我們(men) 進行了大量的燃料電池車運行。世博會(hui) 之後上汽又搞了創新征程，證明電動車適應中國的增程環境。

　　今年開始我們(men) 成立了氫能和燃料電池聯盟，10月份在海口開了第一次論壇。國家來看，我們(men) 從(cong) 資助任務上，已經資助了“十三五”期間8.27億(yi) 元的費用，兩(liang) 個(ge) 重大項目，一個(ge) 是低成本的燃料電池堆及關(guan) 鍵材料的技術研究與(yu) 工程開發，這個(ge) 是大連新源動力承擔的，還有一個(ge) 是濰柴的任務，這兩(liang) 個(ge) 任務的錢是比較多的。

　　從(cong) 現在來看，國家已經在2018年有57家企業(ye) 、共86個(ge) 車型入選，其中億(yi) 華通有23款、廣東(dong) 國鴻20款，我們(men) 這個(ge) 車有1500多量在2018年。各個(ge) 城市、省市都動起來了，領頭的是上海，上海準備有400—500輛商用車進行示範運行，要建立三個(ge) 平台，動力係統及零部件研發平台、氫能產(chan) 業(ye) 公共服務平台、燃料電池車運營保養(yang) 中心。上海大通V80是世界上可以公開出售的第4個(ge) 車型，輕型客車，賣30萬(wan) 元。我們(men) 遼寧省的新賓縣買(mai) 了60輛，已經開始示範運行，補貼後售價(jia) 30萬(wan) 元。上汽也開發了榮威950，也可以公開出售。億(yi) 華通跟神力合作已經研製了3種類型的燃料電池發動機，30千瓦到60千瓦，都在裝車示範運行。

　　示範運行在張家口有74輛燃料電池車，有99輛福田車和25輛宇通12米的大巴車，已經開始示範運行，張家口在中國還是比較寒冷的地區，運行結果證明，在寒冷條件下，燃料電池車隻要解決(jue) 了啟動問題，它還是比鋰電池車優(you) 越的，因為(wei) 燃料電池車工作起來以後，它的溫度就是你設定的工作溫度，不像鋰離子電池受環境的影響比較大。

　　宇通已經開發了三代燃料電池車，最主要的證明，就是證明在開空調的條件下百公裏要消耗0.8公斤左右的氫，鄭州也開始示範運行，除了在張家口以外。我們(men) 國鴻引進已經能夠做30千瓦—80千瓦的燃料電池電堆，這是P30，這是85千瓦的，適合裝大巴車，它在雲(yun) 浮市有70輛燃料電池車投入運行，佛山也搞了首輛輕軌車下線，現在德國要搞輕軌運輸車，這個(ge) 是很好的發展方向。

　　現在中國的加氫站10左右正在運行，明年預計有100台左右，有人說40台，昨天聽報告真正運行的是12台，運行最頻繁的還是張家口、雲(yun) 浮和上海，加氫量最多的。

　　(PPT)這是老的一些加氫站，這是可以做各種加氫實驗的，在大連863支持的建立的新源動力的加氫站，還有宇通自己建的加氫站。在如皋神華建立最大的加氫站，每天加氫能力可以達到1千公斤。

　　萬(wan) 鋼在2017年未來出行上海科協年會(hui) 上指出，氫燃料電池在壽命、可靠性、適用性上基本達到了車輛使用要求，中國初步掌握了相關(guan) 的核心技術，基本建立了具有自主知識產(chan) 權燃料電池動力係統技術平台，未來主要要加強協同創新，加快推進燃料電池產(chan) 業(ye) 的全麵發展。

　　從(cong) 國內(nei) 來看，我們(men) 已經掌握了燃料電池的核心技術，並經過了大量的示範運行，積累了豐(feng) 富經驗，具備了進行大規模示範運行的條件。我們(men) 現在要盡快實現關(guan) 鍵材料、電催化劑、質子交換膜、膜電極三合一、雙極板等批量生產(chan) ，為(wei) 降低電堆成本和提高電堆一致性奠定基礎。要提高電堆的比功率，降低電堆成本和pt用量。進一步提高電堆係統的可靠性和耐久性。

　　從(cong) 國際上來看，燃料電池車已經達到了四缸內(nei) 燃機的體(ti) 積水平，上次海口會(hui) ，本田宣布已經達到了六缸內(nei) 燃機的水平，功率密度達到每立升3千瓦。我們(men) 國內(nei) 裝車的電堆現在大概都在每立升2.0千瓦左右，就是V80、榮威750和榮威950用的都是在這個(ge) 數量級，所以我們(men) 輸出功率我們(men) 的電堆比國外還是低1/3左右。

　　要想降低我們(men) 燃料電池發動機的成本，特別是電堆成本，我們(men) 要提高單電池，首先要研究提高單電池的比功率，這個(ge) 就是降低化學極化、歐姆極化和傳(chuan) 質極化。

　　要降低化學極化，主要要搞高效的電催化劑，現在國際上的通用是搞鉑合金催化劑，核殼催化劑有三種辦法來製備。這是化物所做的，超小鉑銅合金催化劑，它的性能是現在碳鉑催化劑的3—5倍，這是化物所做的鉑鎳納米線的催化劑，性能也是碳鉑催化劑的3倍多。有了高效的電催化劑，我們(men) 就可以提高電堆的電流密度，減少化學極化。同時我們(men) 要采用鉑增強的混合膜，降低歐姆極化。通過增強膜就可以減播，另外通過過氧化物，可以減少膜的化學腐蝕，這是我們(men) 化物所做的結果，它的F釋放率大幅度下降。

　　這是Gore公司做的10—15微米的膜，我用薄膜就可以減少歐姆極化。另外要采用新型流場，降低傳(chuan) 質極化。像豐(feng) 田，把二維流場改為(wei) 三維流場以後，傳(chuan) 質極化就大幅度下降，這樣我們(men) 的密度就可以提高到幾個(ge) 安培每平方厘米，這是它把原來的二維流場改為(wei) 三維流場，電流密度就可以達到幾安培每平方厘米。

　　我們(men) 有了單池性能提高以後，現在國內(nei) 在實驗室裏麵單池研究已經達到了每平方厘米1安培的時候在0.7V以上，每平方厘米2安培在0.6V以上，我們(men) 正在向2.5安培進軍(jun) 。雙堆可能每立方厘米1安培，以後要發展到2、2.5安培，這樣我們(men) 電堆水平就可以達到豐(feng) 田的水平以至於(yu) 超過豐(feng) 田的水平。

　　從(cong) 電堆角度來看，流場阻力越大電堆的一致性越好，但是供供氣力加大，空壓機內(nei) 耗增加。我們(men) 要研究低內(nei) 耗的空壓機，才能保證我們(men) 電堆的高功率密度輸出。另外我們(men) 要提高雙極板製備的一致性，特別是平整度，不管是金屬板還是石墨板，它的平整決(jue) 定電堆一致性是關(guan) 鍵因素。我們(men) 要改進製備MEA的一致性，特別是MEA的平整度和封邊技術，因為(wei) 燃料電池組裝以後，在公用孔道裏麵膜會(hui) 膨脹，會(hui) 嚴(yan) 重影響氣流分布，所以在公用孔道裏露出的膜全部封死，這樣才能包裝組裝的阻力在運行當中不變化，所以MEA的製備核心是用薄膜和解決(jue) 封邊技術。另外，優(you) 化電堆的結構。

　　這是國內(nei) 采用的雙極板，開始是無孔碳板或者是膜壓的或者膨脹石墨的都屬於(yu) 這一類，還有複合板，現在新源用的主要是複合板，用金屬做分割，0.1毫米的不鏽鋼板做分割，用碳板來做流場，現在在發展的就是金屬板。

　　金屬板可以使電堆功率密度提高，這是化物所做的金屬雙極板，基本上達到了我們(men) 的使用要求。

　　從(cong) 電極製備來看現在有三代，開始都是做噴塗電機，後來是CCM，現在裝機用的電堆主要是第二代電極，第二代電極的批量生產(chan) 技術也需要我們(men) 攻克，因為(wei) 現在的噴塗技術不適合於(yu) 幾百萬(wan) 輛車的生產(chan) 。

　　(PPT)這是化物所的靜電噴塗技術。

　　要改進電堆的組裝工藝，因為(wei) 電堆都是按壓力機方式組裝起來的，主要構成是雙極板和MEA、密封件，所以這個(ge) 組裝要有嚴(yan) 格的工藝和定位技術。

　　這是我們(men) 在堿性電池當中發展出來的，因為(wei) 把密封和MEA的壓伸要有效配合起來，把各種組件要一致、高度也一定，我設計這個(ge) 電堆以後我就知道最後組裝的高度是多少，有了這個(ge) 公式就可以組裝出一個(ge) 均勻的電堆。

　　這是我們(men) 化物所裝出來的每立升3.0千瓦的電堆，現在我們(men) 的工作電流密度還是1安倍，我們(men) 希望能夠盡快的提到1.5和2安培。

　　這是它的改進型，已經達到了每公斤400瓦、每平方厘米1安培，現在正在改進向2安培走。如果我們(men) 現在能夠做到每平方厘米2安培，我們(men) 的pt用量就跟豐(feng) 田國際水平一樣，每千瓦0.2克，現在我們(men) 還是0.4克左右。我們(men) 的體(ti) 積比功率可能達到每立升3百多千瓦，就跟國際水平靠攏了。所以希望我們(men) 搞燃料電池的人大家聯合起來，盡快的把我們(men) 國家燃料電池的工作電流密度和比功率提上去，你搞石墨板，可能體(ti) 積密度比功率低一點，但是你也要把電流密度提上去，電流密度提上去，pt用量就下來了。電流密度提上去了，因為(wei) 燃料電池是按千瓦來賣錢的，1千瓦多少錢，而不是說這個(ge) 堆多少錢，所以千瓦上去了、電流密度上去了，這個(ge) 堆輸出的千瓦數就比較多了，原來輸出30千瓦，現在就可以輸出50千瓦，這樣我的成本也大幅度下降。我的意思是，不管是搞石墨板的我們(men) 國內(nei) 的主流，還是搞金屬板的，都要把電堆的工作電流密度提高上去，來趕上國際水平，兩(liang) 者是一樣的，有人說石墨板不用提高，不用提高將來成本就把你擠下來了，所以我說石墨板也要提高，我們(men) 要改進MEA和電池的一致性和均勻性，改進組裝工藝，把這個(ge) 事情做上去。我們(men) 電堆上去以後係統要配合，我認為(wei) 燃料電池現在基本上不能說是個(ge) 瓷器，但是至少是塑料的，不是鋼鐵的，所以係統是起一個(ge) 保駕的作用，在一個(ge) 適合它生存的環境中兩(liang) 生存，這樣燃料電池的壽命才能達到要求。

　　隨著關(guan) 鍵材料的進步，我們(men) 的保護措施可以逐漸下降，但是目前還不能。舉(ju) 個(ge) 例子，如果我們(men) 做電催化劑要能抗1.6V的高壓不氧化，碳載體(ti) 也不氧化，我的啟動、停車就沒有必要解決(jue) 開路氧化問題，所以我們(men) 現在材料還跟不上去，從(cong) 國際上看也沒有做到，我們(men) 燃料電池的壽命是電堆和係統雙方配合的結果，而不是電堆自己的努力，要兩(liang) 方麵結合起來。所以我們(men) 也要加強電堆部分、係統部分關(guan) 鍵部件的研發。所以我建議：

　　第一，盡快要完善燃料電池的產(chan) 業(ye) 鏈，建立擴散層碳紙生產(chan) 線，大家好多人都在說，說我們(men) 產(chan) 業(ye) 鏈基本配全了，我認為(wei) 這種小的像碳紙擴散層一定要建立生產(chan) 線，目前還沒有。我們(men) 現在把注意力都集中在膜和雙極板上了。另外要發展空壓機和氫氣循環泵。

　　第二，要提高電堆的工作電流密度，提高電堆的體(ti) 積和重量比功率，降低電堆的成本，為(wei) 開發乘用車奠定了基礎。因為(wei) 乘用車一般希望把燃料的電堆和控製部分都放在前麵內(nei) 燃機、發動機這個(ge) 部位。

　　第三，要深入研發電堆的衰減機理，開發抗腐蝕、穩定的新材料，大幅度提高發動機的可靠性和耐久性。所以可靠性和耐久性是靠係統和電堆共同來決(jue) 定的，電堆進步了係統我們(men) 就可以簡化，所以電堆和係統要相互配合，通過關(guan) 鍵材料的進步來簡化電堆係統。

　　第四，開展超低鉑和非鉑電催化劑的理論和應用研究，進一步把電池的鉑用量降低到每千瓦小於(yu) 0.1克，這是國際上燃料電池的基本要求。

　　第五，建立關(guan) 鍵部件，電堆和電池係統的測試，與(yu) 耐久性快速評價(jia) 方法，這是我們(men) 現在燃料電池標委會(hui) 正在做的一件事情，因為(wei) 大家都說我是世界第一，到底是不是第一我們(men) 要有一個(ge) 中立機構進行評選，有人說產(chan) 業(ye) 鏈建全了，我性能那麽(me) 好，拿到中立機構去進行測試。

　　所以我想，我們(men) 要盡快建立中立性的檢測機構，就是它本身不做燃料電池開發、也不做係統、也不做電堆，但是有一個(ge) 檢測機構，這樣對推進我們(men) 燃料電池技術的進步，趕上世界水平會(hui) 有重大作用。我希望我們(men) 燃料電池車盡快實現商業(ye) 化的S型曲線的上升階段，到一定程度我們(men) 能甩開補貼，也能夠盈利，現在有人預計，燃料電池車從(cong) 關(guan) 鍵材料講，隻要鉑用量降下來了，我們(men) 比鋰電池可能成本還要低，因為(wei) 隻有鉑是貴的，所以你要把鉑搞下來了，其他東(dong) 西都是鋼鐵和有機的東(dong) 西，完全可以降低成本，所以有跟鋰電池和燃油車競爭(zheng) 的基礎，但要靠我們(men) 技術人員的共同努力。

　　謝謝大家!