我燃料电池开发取得重大突破实现全产业链完全自主化

2018-12-29 11:23:41 来源: 科技日报 作者:

科技日报北京1228日电(记者葛进)日前,国家电投集团中央研究院的控股子公司——国家电投集团氢能科技发展有限公司(以下简称氢能公司)总师柴茂荣博士带领的科研团队,在燃料电池开发领域取得重大突破。我国燃料电池正式应用进入倒计时,氢能社会的建设序幕正缓缓拉开。


发达国家纷纷确立氢能发展战略

随着人类社会的高速发展,如何调和环境保护与能源供应之间的矛盾,正成为人们需要解决的最迫切问题之一。近年来,氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新型能源,越来越受到重视。发达国家纷纷确立了自己的氢能发展战略:日本明确将推进氢能社会作为国家战略;美国政府成立氢能与燃料电池办公室,并开始实施H2USA氢能基础设施计划;德国开展Power-to-GasP2G)示范项目,并开始实施H2Mobility等计划;英国制定了 H2 Mobility Roadmap路线图;欧盟则开展燃料电池与氢能联合项目(FCH2 JU)。

我国大力加强氢能开发战略布局

    近年来我国也在大力加强氢能开发战略布局。2016年氢能产业正式成为《十三五国家战略性新兴产业发展规划》8项发展任务之一,而作为氢能开发的关键一环燃料电池技术的开发和推广尤其受到关注。另一方面,与先进国家相比,我国燃料电池的技术水平一直相对落后,这也成为制约我国目前氢能产业发展的最大问题。

    国家电投集团氢能科技发展有限公司(以下简称氢能公司)成立于2017年,是国家电投集团中央研究院的控股子公司。成立以来,氢能公司积极贯彻落实国家能源革命战略,依托产业和技术优势,在国家电投整体氢能战略布局框架下,开展以氢燃料电池为核心的氢能关键技术开发与产业化研究。

    新燃料电池具有三大优点

    首先,实现了燃料电池技术的自主化。过去我国燃料电池研发主要分为三种类型:一是核心技术由国外购入;二是从不同国家购买零部件,再搭配以国产技术进行组装,外购产品率超过70%80%;三是自主研发。其中,自主研发往往是最辛苦,进展最慢的。此次氢能公司不但在短时间内实现了技术突破,而且研发的燃料电池堆在所有关键技术方面均为国产,包括催化剂载体、催化剂合成、扩散层制造、膜电极涂覆、流路设计 、材料开发、成型工艺、防腐涂层与工艺、电极绝缘密封、电堆结构设计、电堆组装工艺、电堆密封工艺、水热平衡仿真、系统控制、空气泵以及其它附属设备等等,实现了燃料电池全产业链的完全自主化。

    其次,对标世界最先进水平。据介绍,此次开发成功的燃料电池属于第三代电堆,对标目前世界最先进水平。以燃料电池的核心部件双极板为例,新研制的非不锈钢金属双极板无论是在厚度、导电性,还是在加工成型工艺和耐腐蚀性方面均达到了世界领先水平。而以此为基础研发的燃料电池堆功率密度可大于 3.0kW/L;耐久性能推计将大于 10000hrPt用量可小于30g-Pt/120kW,这些数据指标均居于世界前列。

最后,具有低成本的优势。据介绍,由于是自主研发,此次研制的燃料电池堆还具有价格较低的优势,如正式投产,预计其成本会较国外进口堆大幅降低。这一点对于燃料电池迅速进入产业化阶段无疑具有重要意义,未来几年内我国自主研发的燃料电池汽车很可能将出现在我国大街小巷。

    燃料电池技术突破并不偶然

氢能公司在短时间内取得燃料电池技术突破并不是偶然的,其成功一是来源国家的重视与扶植。燃料电池项目启动后,国家电投公司在资金、人员配置、实验室建设、多单位统合支援等方面均予以重点保障,这为项目开发迅速进入快车道提供了良好的平台;二是来源于高素质科研人员的无私奉献。据介绍,参与该项目的科研人员均来自国内重点大学,多具有硕士博士学历,具有留学经验的也占有相当比例。为了科研项目,他们有的放弃国外优渥的生活条件和待遇回国报效,有的在研发的关键时期几天几夜守在实验室,有的为了科研连爱人生产都顾不得照顾。正是这种不计较个人得失,以国为重,以事业为重的精神为燃料电池项目在短时间内取得突破提供了保证。三是来源于确立了正确设计思路。项目小组从一开始就确立了自主开发,向日韩等燃料电池开发先进国家看齐的思路。而从以往经验看,我国的关键科研项目往往不是等来的和靠来的,都是自力更生、自主创新的结晶。

中国是大国,燃料电池开发作为对国计民生具有重大影响的战略性科研项目,在关键技术上既不能无所作为,又不能受制于人。只有自主创新,以追赶和超越国外最先进技术为目标,才能做到真正有所作为,有所突破,这对于我国如何深化自主创新之路尤其具有指向和激励意义。

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责任编辑: 陈龙
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