国家电投氢燃料电池电堆技术获阶段性成果

近日，国家电投氢能技术开发公司首席技术官柴茂荣在国家电投科学技术研究院举办的氢能技术创新与应用高峰论坛上表示，国家电投100 kW氢燃料堆将于今年年底完成全系统稳定性试验，并开展相关工艺放大验证和固化。在此基础上，预计2020年5、6月份，可以在车企进行相关测试和实验。根据国家电投氢能公司此前公布的发展规划，到2020年，国家电投氢燃料电池关键部件和系统产品将实现量产。

今年7月，国家电力投资氢能公司宣布成功开发100千瓦金属双极燃料电池堆。对于国家电投氢能公司“实现燃料电池全产业链自主化”的目标来说，这只是一个开始。据了解，燃料电池项目的设计开发分为膜电极、双极板、电堆封装和BOP系统(包括系统控制、氢泵等辅助设备)四个部分。其中，膜电极作为燃料电池功能的核心，已成为各国氢能公司的重点。“我们买不到国外公司生产的最好的催化剂，市面上的催化剂也达不到我们的要求。”柴茂荣说，国家电力投资公司已成功开发出耐腐蚀、易装填的碳基催化剂载体，以及高质量活性、低铂载量的多元合金催化剂。“最终催化剂产品的质量活性优于目前市场上的催化剂。通过10万次1.0-1.5V的耐久性试验，其衰减特征值仍大于80%，耐久性明显优于目前市售催化剂。”来到展厅，记者注意到一片透明膜。令记者惊讶的是，世界上只有两三家公司能生产这种薄膜。“普通的质子交换膜并不难制作，但燃料电池所需的膜必须耐高温，能在100摄氏度下正常工作。大多数膜在80摄氏度时开始软化并失去功能。”柴茂荣表示，国家电力投资公司与武汉理工大学合作，成功研发出高导电、高耐久、低溶胀的质子交换膜，并完成了量产技术、设备和生产线的开发。“目前这项技术正在进行详细的参数实验和论证。估计到2021年可以形成标准化的产品。”100 kW燃料电池堆及燃料电池系统产品自主产业链建设项目的完成分为三个层次:从原材料到产品的所有关键环节自主化，基于细节提升性能，系统特征化，通过推动技术升级和规模效应大幅降低成本。在柴茂荣看来，氢燃料电池的商业化，这三个关键要素缺一不可。“与锂电池汽车相比，氢燃料电池汽车的成本要高得多。如果靠高比例补贴的老路，国家财政将无力支撑。”他说，目前国外燃料电池堆通过规模化可以将每千瓦成本降到1000元人民币以内，而国内燃料电池堆还在7000元人民币左右。“要降低成本，就要提高自主化水平，减少进口依赖，争取高性能的市场。”“比如一个看似不起眼的双极板，本来我们就没有能力独立制造。我找了一家掌握这项技术的国外公司，对方不愿意给我们提供样品。”回忆起发展之初的艰辛，柴茂荣颇有感触。为了满足接触电阻、基板溶解速率等指标的要求，同时也为了克服钛材料不能承压的特性，柴茂荣和他的团队对钛材料进行了改进，冶炼出……材料，制造产品，然后测试它们。如果失败了，他们就重新熔炼这些材料。“看似不起眼的双极板，耗费的时间和精力仅次于催化剂技术的征服。”目前，这种由国家电力投资公司研发的钛板已经设计并获得专利，并已小批量生产。整个燃料电池产业链的自主化涉及很多领域。为实现自主化目标，国家电力投资公司充分发挥其大型能源央企的战略优势，成立了氢能产业联盟。“联盟中有许多材料和设备制造商。我们以产业发展为核心，更加注重产业技术和生产，从而整合资源，搭建产业发展平台。”明确发展方向柴茂荣在发言中表示，由于起步较晚，我国燃料电池电堆水平与先进国家相比相对落后，在单堆功率、功率密度、使用寿命等方面存在一定差距。“单个燃料电池堆达到100千瓦的功率不是简单的量的叠加。单堆功率的提高意味着功率密度的提高，对组件散热等工艺提出了更高的要求。”柴茂荣强调，为了满足大型车辆和商用车的需求，未来燃料电池将向高功率方向发展。“3升6缸发动机的功率在200千瓦左右，大型机车甚至可以达到1000千瓦。而我国单个燃料电池堆的最大功率只有60千瓦。实现动力需要的堆太多，控制系统无法实现有效控制。因此，发展高功率电池是非常必要的。”据了解，国家电投1亿燃料电池堆项目将在今年内完成中试，并进行相关工艺放大验证和固化。“在此基础上，预计2020年5、6月份，可以在车企进行相关测试和实验。”柴茂荣说。此外，根据国家电投氢能公司发展规划，到2020年，国家电投氢燃料电池关键部件和系统产品实现量产，建成国家能源氢能R&D(实验)中心，初步建成氢能检测鉴定实验验证平台；2025年将形成电池系列产品和稳定的系统配套能力及原材料供应体系，验证平台将在行业中发挥支撑作用。近日，国家电投氢能技术开发公司首席技术官柴茂荣在国家电投科学技术研究院举办的氢能技术创新与应用高峰论坛上表示，国家电投100 kW氢燃料堆将于今年年底完成全系统稳定性试验，并开展相关工艺放大验证和固化。在此基础上，预计2020年5、6月份，可以在车企进行相关测试和实验。根据国家电投氢能公司此前公布的发展规划，到2020年，国家电投氢燃料电池关键部件和系统产品将实现量产。

今年7月，国家电力投资氢能公司宣布成功开发100千瓦金属双极燃料电池堆。对于国家电投氢能公司“实现燃料电池全产业链自主化”的目标来说，这只是一个开始。据了解，燃料电池项目的设计开发分为膜电极、双极板、电堆封装和BOP系统(包括系统控制、氢泵等辅助设备)四个部分。其中，膜电极作为燃料电池功能的核心，已成为各国氢能公司的重点。“我们买不到国外公司生产的最好的催化剂，市面上的催化剂也达不到我们的要求。”柴茂荣说，国家电力投资公司已成功开发出耐腐蚀、易装填的碳基催化剂载体，以及高质量活性、低铂载量的多元合金催化剂。“最终催化剂产品的质量活性优于目前市场上的催化剂。通过10万次1.0-1.5V的耐久性试验，其衰减特征值仍大于80%，耐久性明显优于目前市售催化剂。”来到展厅，记者注意到一片透明膜。令记者惊讶的是，世界上只有两三家公司能生产这种薄膜。“普通的质子交换膜并不难制作，但燃料电池所需的膜必须耐高温，能在100摄氏度下正常工作。大多数膜在80摄氏度时开始软化并失去功能。”柴茂荣表示，国家电力投资公司与武汉理工大学合作，成功研发出高导电、高耐久、低溶胀的质子交换膜，并完成了量产技术、设备和生产线的开发。“目前这项技术正在进行详细的参数实验和论证。估计到2021年可以形成标准化的产品。”100 kW燃料电池堆及燃料电池系统产品自主产业链建设项目的完成分为三个层次:从原材料到产品的所有关键环节自主化，基于细节提升性能，系统特征化，通过推动技术升级和规模效应大幅降低成本。在柴茂荣看来，氢燃料电池的商业化，这三个关键要素缺一不可。“与锂电池汽车相比，氢燃料电池汽车的成本要高得多。如果靠高比例补贴的老路，国家财政将无力支撑。”他说，目前国外燃料电池堆通过规模化可以将每千瓦成本降到1000元人民币以内，而国内燃料电池堆还在7000元人民币左右。“要降低成本，就要提高自主化水平，减少进口依赖，争取高性能的市场。”“比如一个看似不起眼的双极板，本来我们就没有能力独立制造。我找了一家掌握这项技术的国外公司，对方不愿意给我们提供样品。”回忆起发展之初的艰辛，柴茂荣颇有感触。为了满足接触电阻的要求，苏……trate溶出率等指标，还要克服钛材料不能承压的特性，柴茂荣和他的团队对钛材料进行改良，熔炼材料，制成产品，然后进行测试。如果失败了，他们就重新熔炼这些材料。“看似不起眼的双极板，耗费的时间和精力仅次于催化剂技术的征服。”目前，这种由国家电力投资公司研发的钛板已经设计并获得专利，并已小批量生产。整个燃料电池产业链的自主化涉及很多领域。为实现自主化目标，国家电力投资公司充分发挥其大型能源央企的战略优势，成立了氢能产业联盟。“联盟中有许多材料和设备制造商。我们以产业发展为核心，更加注重产业技术和生产，从而整合资源，搭建产业发展平台。”明确发展方向柴茂荣在发言中表示，由于起步较晚，我国燃料电池电堆水平与先进国家相比相对落后，在单堆功率、功率密度、使用寿命等方面存在一定差距。“单个燃料电池堆达到100千瓦的功率不是简单的量的叠加。单堆功率的提高意味着功率密度的提高，对组件散热等工艺提出了更高的要求。”柴茂荣强调，为了满足大型车辆和商用车的需求，未来燃料电池将向高功率方向发展。“3升6缸发动机的功率在200千瓦左右，大型机车甚至可以达到1000千瓦。而我国单个燃料电池堆的最大功率只有60千瓦。实现动力需要的堆太多，控制系统无法实现有效控制。因此，发展高功率电池是非常必要的。”据了解，国家电投1亿燃料电池堆项目将在今年内完成中试，并进行相关工艺放大验证和固化。“在此基础上，预计2020年5、6月份，可以在车企进行相关测试和实验。”柴茂荣说。此外，根据国家电投氢能公司发展规划，到2020年，国家电投氢燃料电池关键部件和系统产品实现量产，建成国家能源氢能R&D(实验)中心，初步建成氢能检测鉴定实验验证平台；2025年将形成电池系列产品和稳定的系统配套能力及原材料供应体系，验证平台将在行业中发挥支撑作用。

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