衣寶廉院士：燃料電池汽車的產業化是氫能應用的突破口

氫促會獲悉，“2021中國汽車產業發展（泰達）國際論壇”近期在天津市濱海新區召開，中國工程院院士衣寶廉在會上表示，燃料電池汽車的產業化是氫能應用的突破口，要堅持自主創新，突破卡脖子技術，實現關鍵材料與部件的批量生產，大幅度降低燃料電池車、加氫站建設和氫源的成本，儘快實現燃料電池汽車的產業化。

衣寶廉首先指出，在實現“雙碳”目標背景下，必須大力發展可再生能源，利用可再生能源電解水製備綠氫，既可以實現儲能和可再生能源的再分配，又能實現難於脫碳領域（如交通、冶金、建築等領域）的脫碳。“要實現燃料電池汽車產業化，必須大幅度降低燃料電池發動機的成本和氫氣成本，同時降低加氫站的建設費用。”衣寶廉認爲。

在降低燃料電池電堆的成本方面，衣寶廉提出四點要求：一是提高電堆的比功率；二是實現關鍵材料，電催化劑、質子交換膜、雙極板、膜電極三合一和電堆批量生產；三是依據工況和電堆適宜的運行條件制定控制策略，確保電池系統的可靠性與耐久性；四是燃料電池的PEMFC典型極化曲線，它由歐姆極化、擴散極化、化學極化三部分反映出，降低這三個極化，才能夠大幅度提高燃料電池堆的比功率。

衣寶廉認爲，解決燃料電池批量生產問題來大幅度降低燃料電池成本，使它能夠接近鋰電池電動車成本，這樣燃料電池車就可以在重載和長途運輸車方面實現產業化。

衣寶廉指出，還需要創新驅動來解決燃料電池的技術發展，實現燃料電池乘用車和商用車的商業化。“一方面要簡化電池系統和電堆結構，降低燃料電池發動成本和延長電堆壽命。”衣寶廉說，“另一方面要研發高溫膜和抗毒的陽極電催化劑，降低氫氣成本。”

有關氫源問題，衣寶廉重點介紹了SOEC電解、質子膜電解和鹼性電解三種電解水制氫方法。“我國鹼水電解法是世界上售價最低的，”衣寶廉強調，“大連化物所發展燃料電池的同時就開始發展電解水制氫、制訂鹼水電解，進而搞了質子交換膜電解，現在已經做到300千瓦電解槽，並與陽光電源簽訂了合作協議。”

針對長距離輸氫問題，衣寶廉建議：利用三北地區豐富的水電、風電、太陽能發電，大力發展質子交換膜電解水制氫，送入天然氣管網，在需要氫氣的地方，當氫濃度大於5%時，可採用膜分離從天然氣氫混合物中提取純氫；當氫濃度低時，可抽取等熱值天然氣進行重整制氫。在近海地區發展海上風電，電解水制氫，利用氫氣管道，輸送海港，將氫液化作爲商品，也可用列管車送至附近的加氫站。此外，加氫站也可以建立電解水制氫裝置和天然氣重整制氫裝置。

關於氫安全問題，衣寶廉主張要做廉價的、可靠的氫氣傳感器，同時不管是室內和室外，在氫氣可能泄漏的地方都加上氫氣傳感器和聯動風機。以此來確保室內外，特別是加氫站和制氫場所的氫安全。

最後，衣寶廉總結，實現燃料電池關鍵材料和部件的產業化並批量生產，同時提高電堆的比功率就可以大幅度降低燃料電池發動機的成本，進而降低燃料電池車的成本。

一要技術創新，簡化電堆結構和電池系統，採用超低鉑有序化電極化大幅度降低鉑用量，將燃料電池車的成本降到鋰離子電動車水平，並實現乘用車商業化。

二要大力發展可再生能源電解水製備綠氫，採用天然氣或純氫管網輸送氫氣，加氫站加的氫可降至每公斤30元以下，車的運行費用就可以和燃油車競爭。

三要實現氫氣壓縮機，高壓儲氫瓶和加氫機等國產化和批量生產，建油、氫、電合建站，大幅度降低加氫站的建設費用，當加氫站達到一定密度，再示範商業化乘用車。

來源：中國產業發展促進會氫能分會