[導(dǎo)讀] 一個有些尷尬的現(xiàn)實,，國外的燃料電池車已實現(xiàn)量產(chǎn),，但我國車用燃料電池還處在技術(shù)驗證階段：——幾乎無部件生產(chǎn)商，無車用電堆生產(chǎn)公司,，只有極少量商業(yè)運行燃料電池車,。

　　前段時間， 總理 在日本豐田汽車北海道工廠參觀考察了氫燃料電池車,。這一舉動,，被解讀為對氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)釋放出利好信號。

　　一個有些尷尬的現(xiàn)實是,，國外的燃料電池車已實現(xiàn)量產(chǎn),，但我國車用燃料電池還處在技術(shù)驗證階段。南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系教授王海江指出,，我國車用燃料電池的現(xiàn)狀是——幾乎無部件生產(chǎn)商,，無車用電堆生產(chǎn)公司，只有極少量商業(yè)運行燃料電池車,。

　　燃料電池是“一支隊伍”

　　一般來說,，單節(jié)燃料電池的電壓偏低、電流偏大,，在實際應(yīng)用中需要由多節(jié)燃料電池串聯(lián)形成電堆,，以提升輸出電壓。

　　氫燃料電池的動力來源是氫氣和氧氣,，兩者會在燃料電池中開始它們的“奇幻”旅程：氫在陽極催化作用下氧化,，生成質(zhì)子和電子;電子經(jīng)外電路做功，到達(dá)陰極;而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜從電池內(nèi)部傳輸?shù)疥帢O,，質(zhì)子與電子在陰極匯合并在催化作用下與氧反應(yīng)生成水,。

　　看起來似乎只是初中化學(xué)知識。但實際上,，燃料電池的運作,，是一個系統(tǒng)工程,。

　　燃料電池不像普通蓄電池,，反而更像發(fā)電機(jī)——把燃料和氧化劑“喝”進(jìn)去，將電發(fā)出來,。所以,，除了電堆，燃料電池還有燃料供應(yīng)子系統(tǒng),，氧化劑供應(yīng)子系統(tǒng),，水熱管理子系統(tǒng)以及熱管理和控制系統(tǒng)??總之,，人家是團(tuán)隊作戰(zhàn)。

　　“燃料電池車是新能源車的一種,，它是未來的發(fā)展方向之一,。”中科院大連化物所燃料電池研究部部長邵志剛告訴科技日報記者，2014年年底,，日本豐田公司宣布實現(xiàn)燃料電池車的商業(yè)化;而在國內(nèi),，一切尚處于起步階段。

　　關(guān)鍵材料還缺批量生產(chǎn)線

　　車用燃料電池,，一般為質(zhì)子交換膜燃料電池,。

　　它有兩大關(guān)鍵部件，一個叫膜電極組件,，一個叫雙極板,。前者其實是由“三兄弟”構(gòu)成：質(zhì)子交換膜、催化層和氣體擴(kuò)散層,。

　　質(zhì)子交換膜的主要功能是傳輸質(zhì)子,，分隔反應(yīng)氣體以及電子絕緣。它負(fù)責(zé)“把門”,，把質(zhì)子放過去,，把電子攔下來;催化層主要搭載的是催化劑，催化劑可以促進(jìn)氫,、氧在電極上的氧化還原過程并產(chǎn)生電流;氣體擴(kuò)散層則由基底層和微孔層組成,，它要求具有高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和疏水性,。

　　這些關(guān)鍵材料,，決定著燃料電池的壽命和性能。

　　“巧婦難為無米之炊,。我們的關(guān)鍵材料長期依賴國外,，一旦國外禁售，我國的燃料電池產(chǎn)業(yè)便沒有了材料基礎(chǔ)支撐,。”清華大學(xué)氫燃料電池實驗室主任王誠說,。

　　其實，這些材料我國并非*沒有,，有些實驗室成果甚至已達(dá)到水平,。但是，沒有批量生產(chǎn)線,，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈依然梗阻,。特別是在氣體擴(kuò)散層量產(chǎn)技術(shù)方面，我國還是空白。“這是因為氣體擴(kuò)散層的石墨化工序需要經(jīng)過2000℃以上的高溫才能制備,，但關(guān)鍵設(shè)備高溫爐技術(shù)還掌握在國外手中,。”王誠解釋。

　　要實現(xiàn)材料的批量生產(chǎn),，就得解決一致性和成本控制問題,。它和實驗室制備的難度不可同日而語。以催化劑為例,，王誠告訴科技日報記者,，目前商用的燃料電池催化劑仍是鉑基催化劑，實驗室制備水平一般為毫克級,，量產(chǎn)技術(shù)需公斤級水平,。批量生產(chǎn)要突破三項關(guān)鍵技術(shù)：一是反應(yīng)條件的均一，確保批次穩(wěn)定性;二是鉑顆粒納米尺寸控制,，確保催化活性比表面積;三是提升碳載體的穩(wěn)定性,，達(dá)到車用工況下的使用壽命。

　　將實驗室成果進(jìn)行工業(yè)化放大是一項關(guān)鍵技術(shù),，需要企業(yè)介入,。“長期以來，我國燃料電池的研發(fā)主要由高校和科研院所進(jìn)行,。企業(yè)持觀望態(tài)度,，參與得少，加入得晚,。”邵志剛所在的大連化物所從1994年就開始開展車用燃料電池研究,。但基礎(chǔ)研究和應(yīng)用之間的斷裂，使得關(guān)鍵材料的工業(yè)化成為一道坎,。

　　要商業(yè)化,，還得強鏈、補鏈

　　王海江此番回國,，就是想帶著在燃料電池領(lǐng)域深耕多年的經(jīng)驗,，和團(tuán)隊在深圳建成燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈,。

　　先有了南科燃料電池有限公司,，主要做電堆關(guān)鍵部分生產(chǎn)、電堆集成和測試,。但如果電堆原材料均需從國外進(jìn)口,，成本太高。于是,，團(tuán)隊又成立了一家公司,，主攻氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜和催化劑三種關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化,。“到時,，燃料電池的成本能下降三分之一。”王海江說,。

　　目前,，我國電堆及產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量逐漸增長，預(yù)計2018年國內(nèi)電堆產(chǎn)能將超過40萬kW,。“純電動汽車近幾年有很大進(jìn)步,，為燃料電池的應(yīng)用創(chuàng)造了非常好的條件。”王誠表示,，“此時,，我們就更需要聚焦燃料電池內(nèi)核創(chuàng)新。”

　　要打破發(fā)達(dá)國家的長期技術(shù)壟斷,，就得加大對燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)化的投入,。接受采訪的專家均指出，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈“非常長”,，涉及到氫能系統(tǒng),、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)以及汽車等終端產(chǎn)品。“國內(nèi)零部件,、氫基礎(chǔ)設(shè)施以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還不健全,，需要強鏈、補鏈,，帶動新材料,、新能源、汽車裝備制造成長,，才能促進(jìn)燃料電池商業(yè)化提速,。”王誠強調(diào)。