鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:919次 | 2020年08月05日
我國燃料動力電池車在技術(shù)上的三大突破
關(guān)于我國而言,在目前的技術(shù)條件下,我國更適合從商用車開始推廣燃料動力電池汽車。
燃料動力電池汽車離不開加氫站,而國內(nèi)加氫站建設(shè)面對兩個(gè)難題,一是人們對氫氣安全性認(rèn)識不足;二是城市之中很難找到建設(shè)加氫站的土地。
此外,燃料動力電池的功率特性比較好,可以長時(shí)間給車輛供應(yīng)能源,這種特性注定了更適合大型的商用車。
雖然我國在2001年才開始進(jìn)行氫燃料動力電池汽車的研發(fā)工作,起步相對國外較晚。但如今,燃料動力電池車在我國發(fā)展也算可觀:2016年國內(nèi)燃料動力電池車產(chǎn)量是629輛,2017年共有8個(gè)品牌的10款車型燃料動力電池汽車在產(chǎn),較2016年燃料動力電池車總產(chǎn)量同比上升了102.2%。
其中,燃料動力電池專用車992輛,占燃料動力電池汽車總產(chǎn)量的比例達(dá)78.0%,燃料動力電池客車280輛,占燃料動力電池汽車總產(chǎn)量的比例為22.0%。
目前,我國的燃料動力電池汽車技術(shù)已初步掌握了整車、動力系統(tǒng)與核心部件的核心技術(shù),基本建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料動力電池轎車與燃料動力電池城市客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺。
在產(chǎn)業(yè)鏈配套方面,我國初步形成了燃料動力電池發(fā)動機(jī)、動力鋰電池、DC/DC變換器、驅(qū)動電機(jī)、供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的配套研發(fā)體系,實(shí)現(xiàn)了百輛級動力系統(tǒng)與整車的生產(chǎn)量力。當(dāng)前具有“動力系統(tǒng)平臺整車適配、電—電混合能源動力控制、車載高壓儲氫系統(tǒng)、工業(yè)副產(chǎn)氫氣純化利用”的技術(shù)特點(diǎn)。
清華大學(xué)汽車研究所所長、博士生導(dǎo)師陳全世教授在接受媒體采訪時(shí)表示,我國的燃料動力電池發(fā)展,政府和車企應(yīng)該聯(lián)合大學(xué)等研究機(jī)構(gòu),把膜、催化劑、雙極板等基礎(chǔ)問題解決了,現(xiàn)階段我國關(guān)注的不該是做多少輛車,而是技術(shù)的進(jìn)步。
近年來,國內(nèi)在燃料動力電池技術(shù)上突破不少,這些突破也帶動了燃料動力電池車的在國內(nèi)的發(fā)展。
突破一:電堆方面
中科院大連化學(xué)物理研究所持股公司新源動力股份有限公司開發(fā)的HYMOD?-300型車用燃料動力電池電堆模塊,經(jīng)壽命測試和整車應(yīng)用驗(yàn)證,突破了車用燃料動力電池5000小時(shí)的耐久性難關(guān),成為我國首例自主研發(fā)的超越5000小時(shí)耐久性的燃料動力電池產(chǎn)品。
同時(shí),該產(chǎn)品還實(shí)現(xiàn)了電堆在-10℃環(huán)境下的低溫啟動,以及在-40℃下的儲存。
目前已經(jīng)成功應(yīng)用于我國的燃料動力電池汽車:包括我國首款登錄工信部通告目錄的燃料動力電池轎車——榮威750燃料動力電池轎車,以及我國首款、全球第四款商業(yè)化的燃料動力電池汽車——上汽大通FCV80。
突破二:催化劑方面
我國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組與合作者,設(shè)計(jì)出一種銠原子摻雜的鉑超細(xì)納米線催化劑。這種催化劑在燃料動力電池陰極氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性——在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬次后,只損失了9.2%的質(zhì)量活性,從而能大幅節(jié)省貴金屬鉑的用量,推動了該清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。
我國科學(xué)院過程工程研究所多相復(fù)雜系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊軍課題組開發(fā)出直接甲醇燃料動力電池選擇性電催化劑。
西北工業(yè)大學(xué)陳福義課題組首創(chuàng)一步法制備去合金AuNi雙金屬枝晶。更重要的是,該一步法制備的去合金化AuNi納米枝晶比采用傳統(tǒng)多步法去合金制備的AuNi的催化性能更加優(yōu)異,展現(xiàn)出其在燃料動力電池領(lǐng)域極大的應(yīng)用價(jià)值。另外,該研究工作通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該一步法的合理性和通用性,從而為發(fā)展下一代新型電催化材料供應(yīng)了一種全新的思路。
清華大學(xué)與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司打破Pt/C催化劑的量產(chǎn)技術(shù)攻關(guān),催化劑產(chǎn)量達(dá)到1200克/天的規(guī)模,可滿足40臺36kW燃料動力電池電堆使用,并具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件。
目前,該催化劑獲得17項(xiàng)專利,且價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品一半。催化劑系列化產(chǎn)品已應(yīng)用在中科院、高校和多家燃料動力電池公司的燃料動力電池電堆中。今年底,采用該催化劑生產(chǎn)的氫燃料動力電池可達(dá)1000臺。
突破三:質(zhì)子交換膜方面
東岳集團(tuán)作為唯一一家通過AFCC技術(shù)鑒定的我國公司,于2013年就與奔馳、福特簽署了面向燃料動力電池車商業(yè)化專用全氟酸質(zhì)子交換膜及膜電極專用樹脂的共同研發(fā)協(xié)議,2014年東岳集團(tuán)的質(zhì)子交換膜僅800小時(shí)壽命,2015年壽命達(dá)到2000小時(shí),2016年成功突破6000小時(shí)。
目前,東岳集團(tuán)已建成年產(chǎn)50噸質(zhì)子交換膜所需的全氟磺酸樹脂生產(chǎn)裝置,可滿足2.5萬輛燃料動力電池汽車所需。