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催化剂和膜电极成本的探究(一)
2022-07-27

    

    第十三届中国汽车蓝皮书论坛于6月10日至12日在合肥举行。致远学院常务副院长张俊良出席会议并发表演讲。

    张俊良说,目前燃料电池*大的问题之一是其成本,成本是指批量生产的成本。事实上,与长期的大规模工业化还有一点差距。*后,接近内燃机的水平需要达到30美元/千瓦。然而,降低成本的路径也非常清晰,包括燃料电池催化剂、质子膜、碳纸、双极板、极流板和冷却器等关键材料和关键部件。

    他指出,成本下降的*大预期是燃料电池催化剂和膜电极,因为催化剂膜电极可以占整个电堆成本的七成以上,这是目前成本难以下降的*大原因。因此,他强调,催化剂和膜电极的成本是未来燃料电池*大的瓶颈。

    他说,目前催化剂占整个电堆的成本不是很高。比如生产1000套的时候,只有20%到30%。但是,如果产量增加,比如五十万套或者一百万套,单个催化剂成本在电堆中的四成以上,加上膜电极组件、质子膜和包装,可以达到六成以上。因此,降低催化剂和膜电极成本是燃料电池未来发展的关键技术。

    以下是演讲实录

    下午好,尊敬各位嘉宾,媒体朋友!

    我很高兴有机会在这里做报告,和你交流。非常感谢贾可博士和钱先生的邀请。这是我第二次参加这次会议。

    我今天的报告题目是“低铂燃料电池的技术挑战和应对策略”。

    首先,我们来介绍一下我们的研究所。上海交通大学燃料电池研究所成立于1998年,也是国内首家在高校成立的专业燃料电池研究机构。讲座教授1人,教授2人,副教授15余人。我们的研究领域包括质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、锂电池和储能电池。我们的研究80%或90%集中在质交膜燃料电池上。

    研究所具有燃料电池催化剂、膜电极、电堆、系统特征、测试、开发和集成的能力。例如,我们有无尘实验室和各种催化剂分析仪器。制氢电解槽

    对于燃料电池来说,今天这里有很多专家。事实上,这是氢能行业的中心环节。从上游制氢到中游储氢燃料电池技术和产品水平,决于我们的燃料电池技术和产品水平。在燃料电池中,质子交换膜燃料电池是*活跃的,因为它具有明显的优势,即可用于汽车和广泛的工况变化。

    燃料电池的主要优点是效率高。与内燃机相比,它是绿色无污染的,也被认为是**能源解决方案。它的效率超过60%,负载响应非常快,能量密度非常高。

    *近,我们注意到燃料电池汽车充氢5分钟,可以跑1000多公里。其关键材料,特别是电堆、质子膜、碳纸、催化剂、双极板等。

    从电堆到系统,刚才提到有膜电极组件、极板、流场、端板等辅助部件。制氢电解槽

    这实际上与我们通常看到的内燃机非常相似,也是一个开放的系统。与上述锂电池*大的区别是,锂电池是一个封闭的系统,而燃料电池是一个开放的系统,这导致了许多关键问题和矛盾。燃料电池系统相对复杂,技术障碍相对较高。

    对于燃料电池,任何工程系统都是一样的。为了开发出高质量、高科技的燃料电池电堆系统,必须收集所有的元素、材料和部件进行工程优化。

    例如,您需要注意催化剂来减少其电化学膜化,也需要注意对流场设计和欧姆极化,这*终将反映电堆组装和电堆性能。从燃料电池开发的角度来看,它是整个链和整个系统的集成。

    在国际上,燃料电池的使用寿命应该已经达到了汽车的耐久性,这是美国UTC公司发布的公交系统燃料电池可达3万小时,因此燃料电池的使用寿命越来越高,应能满足汽车的使用要求。制氢电解槽


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