中國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化還差什么？

全國政協(xié)副主席、科技部前部長萬鋼，近日在《人民日報》撰文稱，新能源汽車應(yīng)及時把產(chǎn)業(yè)化重點向燃料電池汽車拓展。

一文掀起千層浪，特別是氫燃料電池是否具備了產(chǎn)業(yè)化條件，業(yè)界爭議很大。

由此，我們不妨來看看，在氫燃料電池領(lǐng)域，中國家底兒有多厚？產(chǎn)業(yè)化還需要補足什么？

1、我們有什么？

說到燃料電池，最核心的材料是質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層、以及雙極板。質(zhì)子交換膜、催化劑和擴散層經(jīng)過一定的工藝加工程膜電極（MEA），而膜電極是燃料電池的心臟。

燃料電池

A質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜是膜電極中最核心的部件之一。對于質(zhì)子交換膜，有三個主要的技術(shù)要求：

（1）      必須具有較高的質(zhì)子導(dǎo)電性

（2）      必須有足夠低的氣體滲透率

（3）      在運行環(huán)境下具有足夠的化學(xué)和機械穩(wěn)定性

在國內(nèi)，上海有機所、大連化學(xué)物理所、武漢理工大學(xué)、山東東岳集團、新源動力等是質(zhì)子交換膜主要開發(fā)和生產(chǎn)單位。以東岳的DF260隔膜為例，膜厚度為15微米，在開路電位情況下耐久性大于600小時，膜在保證性能的前提下運行壽命超過6000小時，干濕循環(huán)次數(shù)超過20000次，得到AFCC（Automotive Fuel Cell Cooperation，戴姆勒－奔馳與福特的合資公司）的認可，并給東岳特聘專家、上海交通大學(xué)張永明教授頒發(fā)了技術(shù)達標(biāo)獎。目前，該膜已經(jīng)定型量產(chǎn)，二代規(guī)劃產(chǎn)能20萬平方米，至少可滿足每年20000輛全功率型FCV的需求。

B催化劑

催化劑以Pt（鉑）催化劑為主。中國氫能專家衣寶廉院士在一次采訪中曾提到，低Pt催化劑是燃料電池的主要技術(shù)方向。當(dāng)一輛FCV的鉑用量低于傳統(tǒng)汽車三元催化中鉑的用量的時候，就達到了目標(biāo)。而制備殼型結(jié)構(gòu)的催化劑是降低催化劑用量的一個有效的方法。

在“十三五”重點研發(fā)計劃項目的支持下，大連化物所、上海交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京大學(xué)、蘇州大學(xué)等著名研究機構(gòu)取得了多方面的進展。

除此之外，清華大學(xué)、重慶大學(xué)、廈門大學(xué)等研究機構(gòu)也對非Pt催化劑開發(fā)展開了研究，并取得了階段性成績。雖然中國新型催化劑，其中一部分在性能和穩(wěn)定性上已經(jīng)超過商業(yè)催化劑，但尚未實現(xiàn)量產(chǎn)制備。

C膜電極

膜電極方面，如武漢理工新能源有限公司早已實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)能已經(jīng)達到5000平米，國內(nèi)開發(fā)的第二代膜電極水平和國外商業(yè)化膜電極水平差距較小。目前，以開發(fā)有序化膜電極、新一代CCM技術(shù)為主要研發(fā)方向。

D雙極板

雙極板也是燃料電池的核心部件之一。如果按照功能去命名，可能叫做“雙極集電分離板”更加貼切?；陔p極板的作用，其特性必須兼具較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，極低的氣體滲透率，要有足夠的尺寸和足夠的強度，還要耐腐蝕。雙極板承擔(dān)著電堆大部分的重量和成本，因此，低成本、輕量化、易生產(chǎn)，是對雙極板的具體要求。

從材料上看，雙極板主要分為石墨雙極板、金屬雙極板和復(fù)合材料雙極板。目前，國內(nèi)以開發(fā)金屬雙極板電堆為主要技術(shù)路線。尤其豐田Mirai推出鈦基雙極板燃料電池電堆之后，更堅定了行業(yè)開發(fā)金屬雙極板技術(shù)方向的信心。雙極板技術(shù)的難點在于成型、焊接、涂層三個關(guān)鍵步驟。

上海治臻新能源裝備有限公司依托于上海交通大學(xué)的技術(shù)力量，已經(jīng)攻克了雙極板成型、焊接、涂層三道技術(shù)難關(guān)，可以實現(xiàn)雙極板國產(chǎn)化、批量化生產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)量可達50萬副，至少可供1500輛以上FCV使用。

由以上可以看出，雖然中國燃料電池技術(shù)與國際領(lǐng)先水平仍有差距，但已經(jīng)初步具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。