武漢理工大學(xué)教授、博導(dǎo)唐浩林

　　中國電池雜志-中國電池網(wǎng)11月11日訊（陳語 湖北武漢直播報道）11月11日，在2015年第3屆中國（武漢）鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇（ABEC 2015，鋰電“達(dá)沃斯”）上，武漢理工大學(xué)教授、博導(dǎo)唐浩林先生發(fā)表了題為《燃料電池與新能源汽車應(yīng)用技術(shù)分析》的演講報告，以下是演講報告實錄：

　　大家下午好！今天是鋰電池行業(yè)的一個盛會，我將就以下幾個方面做匯報，一個關(guān)于燃料電池的概況做一下分析，還有燃料經(jīng)濟(jì)型和效率的分析等等。風(fēng)口之下燃料電池電動汽車，2014年豐田發(fā)布首款商業(yè)化燃料電池汽車mirai。燃料電池加氫時間和續(xù)航里程有很大的優(yōu)勢，但是燃料電池它售價是37萬，特斯拉售價65萬，這個Mirai車的馬力只有特斯拉的40%左右，售價接近它的一半。

　　現(xiàn)在各大汽車公司基于現(xiàn)在市場的判斷，也抱團(tuán)開始燃料電池商業(yè)化的開發(fā)。國內(nèi)燃料電池開發(fā)熱潮也已經(jīng)興起，在近期有兩個亮點，第一個是上海汽車在2014年完成了新一代燃料電池車的全國巡演工作。第二個是聯(lián)合國計劃署將繼續(xù)支持中國開展第三期燃料電池汽車聯(lián)合示范項目。

　　在政策方面，燃料電池新能源也獲得國家大力支持，第一個就是工信部在中國制造2025明確了燃料電池發(fā)展目標(biāo)。在補(bǔ)貼方面，有一個對于燃料電池車的非常利好的消息，從2017年到2020年，除燃料電池汽車外，其他車型補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)退坡，這個是比較好的促進(jìn)消息。

　　燃料電池車和鋰電池車，燃料電池相對發(fā)展比較慢，和它的技術(shù)指標(biāo)是相關(guān)的，燃料電池和鋰電池我個人覺得有兩個很大的差別，因為燃料電池它是質(zhì)子傳導(dǎo)，鋰電池是鋰離子傳導(dǎo)，所以鋰電池傳導(dǎo)比較大一點。第二個區(qū)別，鋰電池它是密封的，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，燃料電池是要往電池里面供應(yīng)燃料，所以它是有外循環(huán)的這樣一個系統(tǒng)。所以導(dǎo)致在功率密度、能量密度，燃料經(jīng)濟(jì)性和效率方面，低溫特性和壽命、成本、安全性方面的差別。

　　燃料電池主要是由質(zhì)子交換膜，催化劑、炭紙組成膜電極，然后再和雙極板組成電堆，然后再組成一個系統(tǒng)，最后形成電動汽車。這個是燃料電池上市車型的技術(shù)參數(shù)，大家都是采用100KW燃料電池功率，冷啟動都是負(fù)三十度到負(fù)二十五度左右。在功率密度和能量密度方面，燃料電池比鋰電池有比較大的優(yōu)勢，這是來源剛才所講的質(zhì)子傳導(dǎo)。

　　在能量密度方面，燃料電池和鋰電池差別來源于燃料的外循環(huán)，燃料電池要往里面灌氫氣，現(xiàn)在一般都是采用高壓灌系統(tǒng)，mirai采用122L，70Mpa，我們同濟(jì)的也是35到70Mpa，這已經(jīng)很成熟了，不是非常大的問題。這樣可以實現(xiàn)700公里的續(xù)時里程。

　　比如說以mirai為例，儲氫灌重量是90KG，由于燃料電池它的功率密度比較大，加系統(tǒng)的重量是56KG，但是Model S電池重量723KG，所以是有非常非常大的優(yōu)勢。所以一般認(rèn)為燃料電池適合長里程，大功率的動力源，鋰電池跟這相反。

　　在系統(tǒng)效率和燃料經(jīng)濟(jì)性方面，燃料電池系統(tǒng)效率一個是這個曲線，有一個先上升后下降的曲線，美國能源部的報告指出，現(xiàn)在能源效率一般是50%到60%左右，這個指標(biāo)一直沒有怎么改過。在這個運行報告里面，折算成汽油它的燃料消耗大約是每一百公里從4到8左右，在一個很長的430以里實際跑的過程當(dāng)中，431公里的工況，消耗4.8公斤的量。

　　燃料電池它的低溫特性也和鋰電池差別和傳導(dǎo)方式是相關(guān)的，對于燃料電池來說，在負(fù)十度或者負(fù)二十度啟動的話，是質(zhì)子在低溫下啟動就行了，鋰離子的話，如果要在負(fù)十度啟動的話，很難跑。但是不管是燃料電池還是鋰電池都需要保溫措施，所以這方面對于兩個電池來說沒有非常大的差別。

　　燃料電池以前我們所討論的壽命短一些，說燃料電池是愚蠢的電池也是有一些道理。根據(jù)美國能源部最近的統(tǒng)計，統(tǒng)計所有的在路上跑的電池整個壽命的話，比如說小轎車是3600小時，因為我不是做汽車的，我對這個不是很了解，一般一個小時跑30公里，對于10%的性能下降的話，大約是跑十萬公里。我今天上午看到比亞迪的數(shù)據(jù)，我覺得燃料電池在壽命方面現(xiàn)在還是可以接受的一個數(shù)據(jù)。但是正如剛才所說，燃料電池它有外部的燃料供應(yīng)，鋰電池是內(nèi)循環(huán)就行了，所以鋰電池如果說，因為對壽命來說，跟一致性是非常相關(guān)的，我覺得壽命對燃料電池是一個挑戰(zhàn)，相對鋰電池來講的話，到底橫著放，豎著放等等。所以燃料電池經(jīng)常會出現(xiàn)下面一片衰減得很快的情況，但這需要產(chǎn)業(yè)開發(fā)的人做更多的努力。

　　在成本方面，我引用的是美國能源部的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在的成本大約是55美元每千瓦左右，我算了一下，和mirai的售價還是比較符合的，如果說110千瓦的話，660，大約是6萬多美元，人民幣36萬左右，基本上能對上號。我是從2000年做燃料電池，比那個時候有非常非常大的下降，天壤之別，所以進(jìn)步是非常明顯。然后2020年做到40美元每千瓦，不管是性能的提升，還有成本的下降，燃料電池還是有非常非常大的空間。

　　在安全方面，在使用之前，那個安全肯定是一般工業(yè)解決，大家最關(guān)心的是汽車用的時候的安全性。我看了美國交通部在2009年的報告，他是做關(guān)于氫氣瓶安全性的測試，把這個罐子放在這兒燒，燒完之后沒有發(fā)生爆炸，因為氫氣是最輕最輕的氣體，即使發(fā)生泄露它也是往上跑的，大約是這樣一個情況，所以這個是很安全的。

　　下面我向大家匯報一下我們?nèi)剂想姵剡M(jìn)展，我們從2001年開始做燃料電池研究，做的工作主要涉及到燃料電池關(guān)鍵材料等等方面。我們是比較大的團(tuán)隊，有十幾名老師，有很多負(fù)責(zé)人員，還有一些技術(shù)工人，學(xué)生是非常非常多的。

　　我們關(guān)于燃料電池研究偏應(yīng)用，電堆研究經(jīng)歷了三代，第一代石墨板，成本非常高，一直降不下來。第二個是現(xiàn)在的技術(shù)，金屬板?，F(xiàn)在做的第三代是多孔板，因為燃料電池它設(shè)計到物質(zhì)的傳輸。我們現(xiàn)在的目標(biāo)是把100kw做到25g以下的水平。

　　我們現(xiàn)在通過背靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計，將雙極板厚度從2mm降低到1mm。我們現(xiàn)在電堆功率密度接近2.7kw/l，接近國際先進(jìn)水平。我們現(xiàn)在50kw金屬極板電堆在北汽福田燃料電池公交車已累計運行超過2萬公里。MEA產(chǎn)品已經(jīng)打入國際市場。我們是我國首臺前艙安裝燃料電池電堆的燃料電池轎車，我們是我國首次研制成功CCM膜電極技術(shù)，我們是我國首次實現(xiàn)膜電極批量出口，我們是我國首條膜電極自動化生產(chǎn)線，是我國首次研制成功金屬板電堆并裝備整車。這就是我的報告，謝謝大家！

　　主持人 墨柯：好，謝謝，我問您一個問題，您判斷一下中國燃料電池車的商業(yè)化會是在什么時間段？

　　唐浩林：燃料電池車產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化不僅和價格有關(guān)系，還和市場、資本有很大關(guān)系。從成本上來講，燃料電池從這十年以來它下降的趨勢，它現(xiàn)在是這樣下降的話，它即將是這樣下降，如果是這樣下降的話，它后面降得比較少。應(yīng)該說從材料成本下降來講，現(xiàn)在鋰電已經(jīng)率先實現(xiàn)了2020年的目標(biāo)，但是它的潛力應(yīng)該比燃料電池小一些，它現(xiàn)在是一個大球，中間還沒有挖空。

　　問：我在2003年做研究生的時候做的燃料電池，那個時候說燃料電池要產(chǎn)業(yè)化，今天您回答了我一個核心問題，100千瓦時可以做到25克，這對整個燃料電池的發(fā)展是有好處的，但是我想問一個問題，這個氫的儲存和運輸?shù)膯栴}，這是涉及到燃料電池里面核心材料供給的問題，這個才是你整個產(chǎn)業(yè)化當(dāng)中最基礎(chǔ)的問題，我想問一下氫的儲存和運輸這方面有沒有好的技術(shù)和發(fā)展？

　　唐浩林：關(guān)于氫的儲存和運輸，氫的儲存，加氫站75兆帕是有比較成熟的技術(shù)，運輸?shù)脑?，我覺得更多可能有很多的做法，像以后比如峰谷電，汽油站改成加油站等等。

　　問：現(xiàn)在有一個比較好的解決方案，直接把你集成到你的燃料電池里面，你不需要加氫，也不需要加氧，直接通過直接甲醇重整的話，直接到里面，有可能是解決燃料電池加氫加氧的很好的解決辦法。燃料電池最大的是變功率，你要去坐車的話，車是變功率才行駛的，燃料電池不可能把氧和氫隨時增加減少變換功率，所以是不是要做電力增程呢？用鋰電池做驅(qū)動，恒功率發(fā)電。

　　唐浩林：燃料電池本身是一個很復(fù)雜的東西，現(xiàn)在技術(shù)還沒有解決它的復(fù)雜性，如果再加一個更加復(fù)雜的東西上去的話，阻止了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快。到現(xiàn)在為止來講，在這方面沒有體現(xiàn)出這方面的需要。

　　問：你如果變功率的話，氫的利用率大概是多少？

　　唐浩林：氫的利用率，現(xiàn)在一般氫氣都是循環(huán)的，都是在99%以上。

　?。ㄒ陨蟽?nèi)容根據(jù)論壇現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)發(fā)言者本人審閱。）