热点：衣宝廉：应提高车用燃料电池的可信性与耐久性

中国汽车信息网新闻 8月31日，第十五届中国汽车产业快速发展(泰达)国际论坛在天津召开，本次论坛以全面深化改革开放、快速发展新动能为主题。 在院士论坛上，中国工程院院士衣宝廉就科技前沿和产业趋势的话题作了发言。 衣宝廉院士建议尽快完善燃料电池发动机产业链，提高电池组就业电流密度，提高燃料电池体积和重量比的功率，为轿车奠定基础。 我还希望深入开发电池组的衰减机制，开发耐腐蚀性，大幅度提高发动机的可靠性和耐久性，在2023-2025年将燃料电池车的价格降到接近锂离子电池车的水平。

以下为发言实录:

尊敬的杨院士、李院士、高书记及各嘉宾，你好！ 我的主题是提高车用燃料电池的可靠性和耐久性。 我分两个部分进行演讲。 第一部分简要介绍国内外燃料电池车的现状。 下一部分是提高燃料电池可靠性和耐久性的方法。

燃料电池发电的原理是电化学，这个效率高，所以燃料电池的工作方法是内燃机，与锂电池相比，能量没有储存在电池中，所以燃料电池的膜也有破裂的时候，但是破裂电压下降，关掉氢气不会引起燃烧和爆炸。

把燃料电池搭载在车上，现在是混合动力、电混合动力、直接驱动的方法，不是充电式的。 与燃料车相比，用氢瓶代替油箱，用燃料电池发动机代替内燃机，得到的利润是没有污染物，也就是排出水，成本现在很高，发动机价格很高，两个很高。

燃料电池车的性能现在从行驶距离、氢化时间到驾驶者的感觉和舒适性、适应性达到了燃料车的水平。 没有这两个，燃料电池完全可以代替燃料车，但有两个最大的拦路虎。 一是发动机的价格比高，一辆燃料电池车的售价是燃料车的两倍。 比如公共汽车。 运行成本更高，运行成本现在用商用电电解水来制造氢。 燃料车100公里大概消耗78升油，也就是40多元，氢780公里，运行成本非常高，费用最低的锂电池车100公里平均跑15度左右，一次电一元只有15元，所以燃料电池车大规模

现在燃料电池发动机从体积上来看，与内燃机相比，去年在海口开会时，本田达到了6缸内燃机的水平，轿车超过5000小时，公共汽车达到了20000小时以上，寿命还不错，但所有车都达到了这个水平 虽然成本比较高，但是这里不仅有成本，还有资源限制。 白金使用量的问题。 现在一千瓦国际上使用铂是0.2克。 国内下降到了0.3克左右。 考虑一百万台的生产会在0.1克以下。 现在实验室已经满足了这个要求。 所以，铂的使用量不是核心要素。 本来，很重。

国内从2001年电动汽车国家专家成立到现在进行着这方面的研究，已经过了20年。 我们从2005年以后，整车开始行驶。 我2007年参加了上海大会。 2008年奥运会有23辆燃油车参加了运行。 2007年有16辆车来到美国加利福尼亚进行实验。 年有一辆公共汽车来到新加坡，196辆燃料电池车参加了上海世博会的示范运行。 所以，国际上中国的模范燃料电池车很多。 但是世博会以前的模范着眼点不是经济，做一辆车要多少钱，不是开100公里要多少钱，而是着眼于燃料电池车是否适用，着眼于技术问题。 那时的示威被称为技术示威，现在也被称为示威、产业化的初期阶段，但我认为这次示威是经济示威，经济上是不可能的。

奥运会模式后，汽车进行了创新征兵，分为南线和北线，其目的是考察三种电动汽车、锂电池车、燃料电池车和混合动力车对中国环境的适应性。 所有的车都在西藏预热。 当时我最担心的燃料电池车可以在西藏行驶。 实验结果还可以跑。 速度不会加快。 西藏的氧气浓度只有10%，所以三种车在我国地理环境下沿海和内陆都可以。 所以这次游行还是成功了。

另一大行动是去年2月11日中国氢产业联盟成立。 我们国家的大企业，能源集团、三桶油都在能源联盟之中，所以它是迅速发展氢能源和燃料电池的中流砥柱，国企还有足够的资金力量，联盟的成立现在又发表了白皮书。

年十三五支持燃料电池的经费已经达到8亿个以上，最后一批还没有计入，拿得最多的是北方队，在大连化物所，进行燃料电池基础研究，取得4900万，以及上汽第一批股东的新动力，1亿499

这是燃料电池车的公告数，现在过时了，最近又批准了很多事情。

现在装甲车的电堆大部分是卡补助金，从30千瓦开始，上限是60千瓦。 国际上装载的是100千瓦左右，我们的电力比较低，特别是制造轿车，如果轿车的燃料电池的电力是560千瓦，就必须依赖锂离子电池，所以锂离子电池的安全性取决于燃料电池车 轿车用的燃料电池应该达到100千瓦级。 到目前为止，按汽车数量计算，大约有4000辆以上的车在市场上上市，我得到的信息是有2000辆以上的车在运行。

燃料电池堆在发动机价格中约占50%。 现在实际搭载燃料电池引擎的价格，燃料电池堆从60%达到了70%。 空气体循环泵和氢气瓶的价格大幅下降，因此国内为1:1。 现在电池组的价格上涨了70%左右。

国内现在有23个省市相继发表了氢能源和燃料电池的迅速发展计划，所以国内很热。 我认为基础最好的是以上海为中心的长三角地区。 他们有三个平台，模范车辆也近一千辆，所以快速发展的基础最充分，其次是以珠三角、广东省为中心的，北方由清华、亿华通支撑。 是宇通企业以冬奥会为突破口的张家口地区。 所以，燃料电池的三个榜样是个好地方。

现在车国内公开销售的商用车是v80，v80是上汽大通制造的，电池组是大连的新源，辽宁省的新宾想买60辆。 实际到货40台，在新宾县运行。

轿车也可以用上汽装的荣威950，跑黑龙江，储藏在零下20度采用，使用新的源动力复合板的电堆，性能很好。 你可以公开买。

亿华通可以收购神力，组装三种电力电池组、30千瓦电池组和60千瓦电池组。 这个电池组的双极板是用石墨粉和树脂冲裁的，所以这个双基板虽然电导率低，但是很实用，和新的源复合板相比，实际上丰田也是复合板。 亿华通在电池系统方面稳坐是第一把椅子。

宇通车做得比较多，已经是第四代，自己建设加氢站，亿华通和宇通的客车在张家口，公共汽车一共74辆，利用亿华通的技术福田提供49辆，宇通提供25辆，这74辆车在张家口跑得很好 结论是，燃料电池车非常适合寒冷地区的运行。 锂离子电池车在冬天零下30度时容量衰减比较大，如果调整空行驶距离大幅降低，燃料电池的工作温度依赖于自己的余热，所以冬天和夏天一样，夏天很难散热，冬天可以利用燃料电池的余热。 因此，张家口的示范运行说明燃料电池车特别适合在寒冷环境下运行，不仅行驶距离没有缩短，而且由于能源利用效率没有调整到空，因此得出了提高的结论。

我上面提到的两种，无论是上汽和新源，还是亿华通和神力，都是国产技术。 其次是对国鸿、膨胀石墨两块基板、膨胀石墨进行冲压成形，内部填充树脂，这个单元的体积比虽然很低，但很可靠。 因此，国鸦生产的电池组在国内示范车中的占有率达到70~80%，在国内行驶的数千辆车的70~80%来自国鸿。

另外，国鸿除了引进30千瓦、50千瓦之外，还引进80千瓦、85千瓦的巴士就可以了。 然后他们在云浮利用这个电池组示范运行城市轻轨底线，所以说国内哪条路都好。

所以，我们现在国内的电堆超过了5000小时，达到了1万小时以上，跑车也飞出了，但不是全部，不仅是国鸿的电堆，即使是新的源头，有神力的东西也跑了5000小时和10000小时。 我们也成长了一点公司，但我们的问题是产业链还不完善，大部分重要的材料和零件都依赖进口。 现在装车的电池组每升2千瓦左右，迅速发展的新源动力和国内其他一点企业每升达到3千瓦，这些电池组装车虽然装备了，但还没有跑5000，10000。 只有提出这个数据才能达到海外水平，在这个过程中还有很长的路要走。

这是75千瓦，正常功率，峰值功率85，每升达到3.4千瓦，行驶着车的新型源动力装置的金属板电池组。 所以万部长在长春的科学年会上，国内燃料电池在寿命、可靠性、采用性方面基本达到车辆采用要求，中国初步掌握了相关的核心技术，基本建立了拥有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台，未来将进行合作 我总结了几点。

第一，我们积累了大量的示范经验，具备大规模示范和评价经济性的基础。

第二，我们应该尽快实现重要的材料、电催化、质子交换膜、双极板等批量生产，为降低电池价格、提高电池一致性奠定基础。

第三，提高电池组的比功率，降低电池组价格和白金使用量。 燃料电池车迅速发展，价格下降主要是提高比功率，最初是国内海外每平方厘米300毫安，然后上升到500-800毫安，第三阶段是800~1安培，现在是1-1.5安培

第四，我们为什么要这样做来进一步提高电池组的可靠性和耐久性？ 现在燃料电池堆使用的材料送入氢气和氧气是稳定的运转，所以在车辆的情况下很快就塌了。 我们为了确保燃料电池的寿命，必须给燃料电池堆创造非常温暖、适合的环境。

接下来谈谈这一部分。 第一种是案例，车开后加速，减速一段时间，停车一段时间，燃料电池堆的电流电压大幅度变动，湿度、压力变动，这些变动引起催化剂的腐蚀、化学损伤，前三辆巴士都不到一个月

那么，第一个事件是电混合，司机踩油门。 这种电从一点毫秒级变化到微秒级，但燃料电池释放电。 空气体氧气被输送。 这个时间是秒级的，所以燃料电池跟不上。 不够，需要反极和腐蚀。 最初做纯燃料电池车，在海外怎么办？ 要晚几秒钟，也就是做预燃气，司机踩油门先增加空气量。 开始购买的外国纯燃料电池车也有预燃气。 也就是说，踏入有延迟。 延迟时间因速度而异。

使用电混合动力后，运行性能达到燃料车的要求，踏入后，锂离子电池先向驱动电机供电，燃料电池增加气体，增加电力输出，燃料电池的电力输出下降锂离子电池，最后燃料电池 为了在锂离子电池电量少时给锂离子充电，这种电混合动力是必要的，在全世界使用。这是以我们国家的万钢为代表的制造汽车的同志提出的，不是不可以的，纯燃料电池车是预气体供给的 司机的心情不同，不能马上加速。 也就是说，燃料电池的电力增加有一定的限制，必须供给气体，所以在电混合后处理了这个问题。

二是电池使燃料电池的运用更顺利，寿命更长。 像丰田一样，为了安全起见，不使用锂电池，也使用超电容器，这就处理了急速加载的问题。

二是开路、怠速和低负载都产生高电压。 如果是0.85以上，碳粉的氧化速度也会加快，会发生白金的流失，白金流失后使用白金的情况会减少，所以寿命会缩短，为了将燃料电池的电压抑制在0.85伏以下，需要限制这些高电位，特别是停车。 开始停车时铂会大量流失。 开始停车最有效的方法是使用放电取消高电位。 高电位不取消，每次开始停车时每台电池系统衰减0.35高伏。 擦除后几乎平静下来。 丰田反应堆，一个反应堆370海里，一次启停下降十几豪伏特。

另一个是低温，水的冻结体积会增加，所以必须处理低温储藏和启动的问题。 电池里有三种水。 一种是与磺酸结合的结束水。 另一个是自由移动的自由水。 另一个是介于中间的半束捆扎水。 半束线水的约束力越强，冻结温度越低，如果在低温下把燃料电池内的自由水全部吹走，冻结后不破坏膜和电极的结构，启动时用二次电池辅助电池组，制作一定的电流上升程序等就可以启动了。

丰田为了更好地处理这个问题，可以现场测定含水量。 现在国内清华大学和化学研究所都可以做这个了。 最后是阳极水管理，燃料电池的水由氧电极生成。 因此，不能说氢电极表面有水滴。 进行阳极的氢循环时，阳极上没有水滴。 这个事件可以把燃料电池的寿命延长2000小时以上。

在中国另一个优点是硫化氢和二氧化硫。 二氧化硫是燃料电池中累积的毒物。 二氧化硫增多会降低性能。 我要买三辆德国巴士。 在北京开不了两三个月。 之后是北京市冬天大气中二氧化硫的影响。 因此，二氧化硫中毒可以用高电位方式扫描除去，但性能不能恢复到原来的状态。 我们做电化学氧化，我们用电化学的方法把二氧化硫氧化成三氧化硫，氧化是做电化学反应器，消耗的电力少，空气体中的二氧化硫是ppm极。 作为燃料电池，除了上述问题以外，还利用锂电池车的经验处理电气安全问题，处理氢安全问题。 必须制定燃料电池健康状况的指示。 这辆车是黄灯还是红灯，红灯停了，红灯检查了，绿灯正常，另外突发事故时，燃料电池的堆电压如何从200伏以上降低到安全电压60伏以下，这些工作我们都在做

所以建议尽快完善燃料电池发动机产业链，提高电池组的电流密度，提高燃料电池体积和重量比的功率，为轿车奠定基础。 我还希望深入开发电池组的衰减机制，开发耐腐蚀性新材料，大幅度提高发动机的可靠性和耐久性，2023-2025年将燃料电池车的价格降到接近锂离子电池车的水平。