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加拿大工程院院士李献国:燃料电池汽车应用处商业化早期 基础材料、大规模自动化制造技术是技术重点

时间:2022-09-20 09:53|来源:|作者:|点击:

内蒙古电力新闻网氢能网获悉,9月18日,中国产业发展促进会氢能分会与北京市未来科学城管委会共同主办的2022全球能源转型高层论坛“能源谷氢能机遇与发展”分论坛在京召开。加拿大工程院院士、国际氢能协会燃料电池分会主席李献国在会上指出,氢能是我国实现2030年碳达峰、2060年碳中和必不可少的能源。

“目前,燃料电池技术已经发展到第五代,拥有众多可能的应用场景,包括大规模长时间储能,边远无电网地区供电,备用电源、应急电源,交通运输等方面。”李献国表示,当下,燃料电池技术应用较多的是交通运输领域。他介绍,交通运输是脱碳较困难的领域,同时,市场非常庞大,现在主要用于公交车、大卡车,未来也可能大量应用于小汽车,以及航空等领域,所以未来应用将非常广泛。

在李献国看来,现阶段,燃料电池应用于汽车领域,在性能、成本、耐久性方面都已相对成熟,处于商业化应用的早期阶段,未来的发展方向是更高的能量转换效率、功率密度,更长的使用寿命,同时进一步降低成本。他指出,业内关注的主要技术重点,一是基础材料能够成本更低、寿命更长、性能更高;二是大规模自动化制造技术,使得每一个产品的成本都可以下降;三是燃料电池实际运行时的控制、监测、诊断、预测。

在基础材料方面,李献国认为,存在的问题首先在于,目前催化剂的成本很高,降低铂在催化剂中的含量,以及开发非贵金属催化剂,是降低成本的主要方法。其次是电解质膜,目前大多数工作温度都在60-80摄氏度之间,但在交通运输领域应用,最佳温度可能在90-120摄氏度之间,适合这个区间的电解质膜目前还没有,所以需要开发更好的更适合在交通领域应用的电解质膜。第三是双极板,目前是以石墨双极板为主,其缺陷在于比较厚重,所以目前的方向主要是金属双极板,但金属的缺陷在于易腐蚀,腐蚀产生的离子对燃料电池存在毒化作用,所以金属双极板需要好的表面涂层,既能导电导热,还能拥有长寿命可以保护金属板,这方面还有很多工作要做。

在大规模自动化制造技术方面,李献国介绍,日本丰田希望到2025年,燃料电池成本能够较2008年降低95%,一方面是要有更好的基础材料,另一方面就是大规模的自动化制造技术,“这两条路结合将是大幅降低成本的重要方向。”他指出,膜电极制造过程复杂,影响因素众多,给大规模自动化制造带来较大难题;同时,对于如何保证产品的可靠性、可控性、合格率,也存在较大的问题,必须要有快速的在线监测、检测的设备和方法。

对于燃料电池实际运行时的控制、监测、诊断、预测,李献国强调,为了实现“实时控制”,需要通过大数据实时获取、分析、采取合适的控制行动;同时,还要有高准确度的预测模型,实现快速计算。


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