鉅大LARGE | 點擊量：651次 | 2021年05月15日
車用燃料動力電池的解決商業化挑戰
燃料動力電池要考慮各種車用工況下的可靠性和耐久性問題。從上世紀90年代到2005年，國際上解決了燃料動力電池對車用工況的適用問題。從2005年到2012年，燃料動力電池的成本實現了下降，其成本已經接近純電動汽車，稍貴一點。之后，2015年成為了燃料動力電池產業的發展元年，實現了市場化。
其實，在2014年十二月十五日，豐田Mirai氫燃料動力電池車在日本正式上市，宣布成功商業化，同時宣布它的專利不收費，這對整個行業意義重大。但是由于加氫站的制約，豐田在推廣氫燃料動力電池小轎車之后，轉向了大巴車型，并從2015年開始在東京做示范運行。
目前，本田等各大公司也在推出燃料動力電池新型嬌車。最近，本田正與通用合作，建設燃料動力電池堆生產線。今后，隨著各大公司燃料動力電池堆生產線的建設，燃料動力電池的產量將會成倍新增。
就電池系統而言，受工況影響，燃料動力電池產業花了15年時間才解決了燃料動力電池在不同工況狀態下的車用需求，使用時間達到5千到1萬小時。工況對性能影響非常大，解決工況問題，首先要上電電混合，把工況變化壓力傳給鋰離子電池，燃料動力電池在準穩態下運行，壽命大幅度提高。其次要防止電池長期處在大于0.85的高電壓下工作，在怠速、開路時可給二次電池充電，給水箱加熱或利用空氣循環。對車的啟停，要采用放電的方法，消除空氣進入氫腔引起的高電壓等。現在，國內外的差距重要是在電堆的陽極水管理方面。我們希望國內做發動機的公司盡快把這件事情做好，燃料動力電池的使用時間就有望提高1000-2000小時。
我們也希望科研機構能夠與生產單位進行深層合作，把控制衰減的方法更好地運用到電池系統當中。但是，這些在單池已證明的各種有效方法，應用到電堆上，還有很多工作要做，我們希望能夠通過真誠合作來提高電堆的可靠性和耐久性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
從國際上看，空壓機成本下降速度比較慢。要想降低燃料動力電池系統的成本，降低空壓機和氫循環泵的成本很重要，氫氣瓶的成本也要大幅度下降。綜合來看，燃料動力電池汽車成本下降對燃料動力電池、空壓機、氫瓶、氫循環泵成本控制都要有嚴格要求。
在空壓機領域，比如佛山某廠商生產的空壓機，它的重要問題是噪聲比較大，可靠性稍微偏低。在氫氣瓶制造方面，我們已經在生產35MPa的氫氣瓶，75MPa的氫氣瓶還在研發當中。只有采用塑料內膽（可鍍），才能用低強度的碳纖維，這樣氫瓶的成本也能降下來，但這要進行大量的研發工作。
空壓機、高壓儲氫瓶是制約我們進一步大幅度降低燃料動力電池成本的關鍵問題。我們也希望國家能夠供應支持，解決這方面的問題。另外，我們還要盡快制定大巴車的安全標準，比如氫氣瓶到底能不能放在車底下，氫氣管線特別是接頭部分允不允許通過駕駛艙和載客艙等。我們還要考慮撞車以后，燃料動力電池的高壓如何解決?比如，目前豐田采用的是一個堆，一旦發生碰撞，一個堆200多伏電壓，而且里面有殘存氫，這將是非常危險的。這些問題都要從實驗和標準方面進行解決，實現撞車后燃料動力電池電堆電壓迅速降至安全電壓以下。
碳紙這塊，國內重要是中南大學在進行研發，產品性能已超日本Torry公司，但是在國內并沒有實現商業化，這重要是因為缺少資金支持。現在，公司不太愿意對其進行投資，重要是考慮到短時間內的資金利潤率。因此，燃料動力電池關鍵材料的商業化問題、生產線的建立問題，是整個行業必須面對的最大問題。
對薄金屬雙極板，沖壓和激光焊接方面，我們的技術都已經過關了，剩下的是表面改性技術，比如用等離子噴涂進行表面改性。我們用金屬雙極板做出的電堆，工作電流密度是1安倍，比國際上的1.5安培的低，因此電堆的功率密度也比豐田、通用的低。
采用電噴涂制備的新型膜電極組件（MEA）比一般噴涂的產品性能好一點。而且在有序化電極方面，我們也做到了接近3M公司的水平，但是這種方法難以批量生產，要對其進行改造，以適應批量生產工藝要求。
我們與國外的差距部分還有MEA的在線水含量測量，這也是豐田的一個優點。我們要向國外學習，比如豐田不僅能夠在線測量MEA水含量，而且能夠在線控制MEA水含量。目前，世界上在燃料動力電池發動機領域，也只有豐田有這種在線水含量測量能力。
就加氫站的建設而言，我們已經掌握了相關技術，但是仍然要考慮，實現國產化以后如何降低成本的問題。現在，我們要花近1400萬元才建設一個加氫站，國家補助400萬元。加氫站建設還需進一步降低成本。
在示范運行方面，宇通在生產燃料動力電池大巴車領域是國內比較早的，目前已經做到四代產品了。宇通還建了加氫站，這在私企當中是第一家。目前，宇通的加氫站已經開始運行了。福田和億華通合作，也在生產燃料動力電池客車。廣州國鴻氫能科技公司的巴拉德的膨脹石墨雙極板生產線已經建起來了，與巴拉德合作開發的產品重要是大巴車，目前已經有30多輛車開始了示范化運營。
目前，國內車用燃料動力電池發展有二條技術路線，一條以新源動力為代表的的自主研發，應進一步提高電池系統的可靠性與耐久性，并降低電堆的成本和鉑用量。另一條以廣州國鴻氫能科技公司為代表的引進加拿大Ballard技術，希望能消化吸收并再創新，比如解決引進技術的電堆不適于在零下溫度儲存和啟動問題。
