國(guó)內(nèi)關(guān)于新能源車技術(shù)發(fā)展路線重要分為純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、燃料動(dòng)力電池汽車三大類。伴隨著補(bǔ)貼和政策的優(yōu)惠，純電動(dòng)汽車、pHEV插電式混動(dòng)汽車的受歡迎程度逐漸提高，并成為近年來(lái)新能源汽車高速發(fā)展的“主力軍”。隨著純電動(dòng)汽車、pHEV插電混動(dòng)汽車補(bǔ)貼完成其歷史任務(wù)，行業(yè)內(nèi)外的關(guān)注點(diǎn)開始集中在燃料動(dòng)力電池領(lǐng)域。

相比較而言，燃料動(dòng)力電池汽車的市場(chǎng)體量還是相當(dāng)小。最重要的原因在于燃料動(dòng)力電池的技術(shù)難度并不低，同時(shí)技術(shù)儲(chǔ)備和制備氫氣的渠道單一且成本較高。除此以外，燃料動(dòng)力電池中還有一核心材料要重視，那就是催化劑。

眾所周知燃料動(dòng)力電池汽車的工作原理，是氫氣通過(guò)燃料動(dòng)力電池的正極當(dāng)中的催化劑分解成電子和氫離子。氫離子通過(guò)交換膜到達(dá)負(fù)極，和氧氣反應(yīng)變成水和熱量；對(duì)應(yīng)的電子則從正極通過(guò)外電路流向負(fù)極出現(xiàn)電能。從工作原理當(dāng)中可以看出，催化劑的用途是將氫氣分解。

燃料動(dòng)力電池的催化劑有別于我們認(rèn)識(shí)的普通催化劑，關(guān)于催化的活性、穩(wěn)定性和耐久性的指標(biāo)，要高于普通催化劑。以現(xiàn)有技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電池陰極的氧還原反應(yīng)，就要大量使用貴金屬鉑作為電極催化劑。

而目前關(guān)于燃料動(dòng)力電池催化劑的研究其實(shí)并不少，高水平的研究及其論文數(shù)量和專利申請(qǐng)的數(shù)量成為不少國(guó)內(nèi)相關(guān)公司的技術(shù)來(lái)源。我國(guó)工程院院士衣寶廉曾在訪問(wèn)中表示，研究催化劑的單位和公司，還拿不出催化劑裝車的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

所謂的裝車運(yùn)行數(shù)據(jù)，就是催化劑用于商業(yè)化的數(shù)據(jù)積累。由于實(shí)驗(yàn)室在研發(fā)催化劑時(shí)，性能要求沒有量產(chǎn)程度的嚴(yán)格，包括經(jīng)受抗氧化、抗中毒、耐久性，以及催化劑中雜質(zhì)對(duì)質(zhì)子膜等影響的試驗(yàn)未達(dá)到量產(chǎn)的要求。這導(dǎo)致了研發(fā)方面有一定成績(jī)，但是在轉(zhuǎn)為量產(chǎn)的過(guò)程中，出現(xiàn)了脫節(jié)。目前國(guó)內(nèi)公司所選用的催化劑，多以經(jīng)過(guò)多年研發(fā)且實(shí)際驗(yàn)證積累豐富的進(jìn)口催化劑。

消費(fèi)者對(duì)車廂的使用空間、車身重量和續(xù)航里程的要求越來(lái)越高，使得電池生產(chǎn)公司在電池密度的部分下功夫。電池密度的提升，可以讓相同容量下的電池體積變得小巧，也就是體現(xiàn)在電池性能不減弱并且能減小體積。

燃料動(dòng)力電池當(dāng)中的電堆，也就是電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)是決定了燃料動(dòng)力電池的功率密度和凈功率，可以說(shuō)是燃料動(dòng)力電池的核心系統(tǒng)。我們比較熟悉氫燃料動(dòng)力電池汽車如豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代NEXO，它們的電堆功率約在100kW，而國(guó)內(nèi)目前的電堆功率大約在30-50kW左右。

因此提高電堆效率便成為關(guān)鍵，燃料動(dòng)力電池在不同電流強(qiáng)度下均出現(xiàn)極化現(xiàn)象；從低電流的電化學(xué)極化到高電流的濃差極化，都會(huì)影響電堆的功率輸出，而降低極化現(xiàn)象可以通過(guò)如提高催化劑活性來(lái)實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外均有不少高活性催化劑的解決方法，只是技術(shù)上有關(guān)碳載體和鉑金屬含量?jī)刹糠执嬖诓町悺?/p>

鉑金屬在碳載體上的高度分散是催化劑設(shè)計(jì)重要因素，比表面積高、導(dǎo)電性和穩(wěn)定性好是對(duì)碳載體的要求?？煽蒲袡C(jī)構(gòu)關(guān)于碳材料的技術(shù)研究并不重視以致于基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，繼而影響催化劑碳載體的制備研究。據(jù)資料顯示，在豐田Mirai的燃料動(dòng)力電池里，催化劑的鉑金屬含量為0.175g/kW；而目前國(guó)內(nèi)同類型產(chǎn)品的鉑金屬含量多在0.4-0.5g/kW的水平，較好的產(chǎn)品可以控制在0.3g/kW。美國(guó)能源部DOE曾設(shè)定2020年催化劑技術(shù)指標(biāo)，是鉑族金屬總量是0.125g/kW，由此可見國(guó)內(nèi)外的催化劑技術(shù)仍然存在不小差距。

去年全國(guó)生產(chǎn)燃料動(dòng)力電池車型3018輛，而根據(jù)我國(guó)氫能聯(lián)盟公布的《產(chǎn)業(yè)白皮書》，預(yù)計(jì)2020~2025年國(guó)內(nèi)氫燃料動(dòng)力電池汽車達(dá)到5萬(wàn)輛；2026~2035年達(dá)到130萬(wàn)輛；2036~2050年達(dá)到500萬(wàn)輛，由此可見燃料動(dòng)力電池汽車的市場(chǎng)前景令人期待。

但燃料動(dòng)力電池的發(fā)展離不開關(guān)鍵部分的進(jìn)步，對(duì)照外國(guó)專攻催化劑的公司，多數(shù)以可持續(xù)發(fā)展作為戰(zhàn)略，持續(xù)地對(duì)催化劑領(lǐng)域長(zhǎng)期投入。而國(guó)內(nèi)的公司應(yīng)該減少環(huán)繞政策和補(bǔ)貼，通過(guò)設(shè)備、科研人員和資金的投入，與終端應(yīng)用、量產(chǎn)化等領(lǐng)域結(jié)合，制造出適合的產(chǎn)品供市場(chǎng)發(fā)展。