衣寶廉：燃料動力電池體積、重量比功率亟待提升

“從國際范圍來看，目前燃料動力電池汽車使用仍處于市場導入階段。”在十月十八日的“第六屆我國國際節能與新能源汽車展覽會”同期召開的“第五屆燃料動力電池汽車技術產業發展高峰論壇”上，我國工程院院士衣寶廉表示，雖然燃料動力電池汽車整體使用性能已經達到了燃油汽車的水平——不管是續駛里程、舒適性、加氫時間、低溫適應性，基本都與燃油汽車一致，但其成本還有待降低，這是其發展面對的最大限制。這就要盡快提高燃料動力電池體積、重量比功率，以實現燃料動力電池商用車使用降成本，同時為燃料動力電池乘用車使用打好基礎。

我國電力報：請您解析一下，目前燃料動力電池及燃料動力電池汽車整體發展情況要怎么樣？

衣寶廉：燃料動力電池比較安全，但系統比鋰電池復雜。同時，燃料動力電池的動態應和比較慢。對這一問題，最有效的處理方法就是采用電電混合動力——燃料動力電池+二次電池（超級電容器）。二次電池具有消峰填谷的用途，這樣就減少了燃料動力電池功率的變化速度和變化的橫度，一定程度彌補了燃料動力電池應和較慢的缺點，同時提高了燃料動力電池的壽命。因此，目前世界上所有的燃料動力電池汽車基本上都是電電混合動力型的產品。

電電混合是我國最先研發的氫燃料動力電池技術路線。目前，我國基本建立了具有自主知識產權的燃料動力電池汽車動力系統技術平臺，掌握了燃料動力電池的核心技術，并經過大量的示范累積了豐富的使用相關經驗，具備了燃料動力電池汽車大規模示范運行的條件，或說是產業化初期的條件。不過，整體來講，目前我國的燃料動力電池技術與相比國外還是落后的。

另外，氫燃料動力電池目前還沒有批量加工線，我認為這緊要是因為，雖然已經有很多的氫燃料動力電池技術路線，但還沒有出現大家統一認為可以用10年的技術，燃料動力電池整體還在技術進步的路上。

我國電力報：就您看來，當前如何才能盡可能地延長燃料動力電池使用壽命？

衣寶廉：目前，已有燃料動力電池穩定運行時長達5萬小時，但使用到汽車上時，其壽命會因為車用工況兒而縮短。例如，當汽車高速加載時，會導致燃料動力電池系統由于供氣不足出現反極、高溫情況，以及電流波動、電壓波動，深度波動等各種波動情況，導致燃料動力電池中的碳氧化，嚴重時膜受損、熔融，整個電池就會損壞。

總體來講，高電位不僅會引起燃料動力電池電堆壽命衰減、引起鉑氧化，當高電位達到0.8伏以上時，還會導致鉑流失及降低電催化劑活性。高電位還會引起碳氧化，導致電極、擴散層親水及傳質極化和電堆一致性下降。因此，想要延長燃料動力電池使用壽命，高電位現象應當盡量戒備。

處理高電位問題，可以采用放電的辦法。當氫燃料動力電池汽車啟動停車時，實測其陽電極能夠達到1.6伏，形成一個內部回路，采用放電的方法，可以把電池里殘存的氫放光，從而把高電位消除。目前，新源動力公司已經在使用該辦法——實際使用情況證明，采用放電措施以后，燃料動力電池幾乎沒有衰竭。

當陽電極水流動至氫電極時會形成水滴，水滴里沒有氫，就會造成燃料動力電池系統局部燃料供應不足，形成局部反擊，這時氧電極局部電壓就可能高達1.6伏，形成氧化。所以，要處理高電位問題，還要把氫氣循環起來，這樣就能夠將燃料動力電池電堆壽命提高一兩千個小時。

因此，希望國內有關燃料動力電池機理、衰竭原理的研究，能夠與相應的發動機研究配合，把今朝已經掌握的燃料動力電池原理都使用到相應的發動機。這樣的話，我認為，乘用車用燃料動力電池壽命超過1萬小時也是沒有問題的。

我國電力報：結合目前的市場情況，您對我國燃料動力電池產業將來發展有如何的提議？

衣寶廉：首先，盡快完善燃料動力電池發動機產業鏈，盡快實現電池關鍵材料如電催化劑，質子交換膜、MEA、雙極板等批量加工，為降低電堆成本和提高電堆一致性奠定基礎。

例如，建立擴散層碳紙，包括膜、電極、催化劑、加強膜、MEA加工線等，研發加工空壓機、氫氣循環泵等。

同時，提高燃料動力電池電堆的體積、重量比功率，為開發乘用車奠定基礎，其實開拓燃料動力電池商用車市場也要研發高體積、重量比功率的燃料動力電池電堆。這不僅是為了實現產品體積小的需求，更是為了降低產品成本。

要想提高燃料動力電池電堆體積、重量比功率，核心是要提高電流工作密度、電極工作電流密度。目前，國內燃料動力電池電堆重量比功率從0.5~1安培提高到了2~3安培，已經有很大的進步；改進燃料動力電池電堆的一致性，包括制備零部件的一致性和組裝工藝的一致性。一致性不好，單片電壓提再高也沒有用。

再者，深入研發燃料動力電池電堆衰減機理，最好是能實現較抗噪材料的替代，以延長燃料動力電池發動機壽命、提高可靠性和耐久性。

另外，開展超低鉑、非鉑電催化劑理論與使用研究，從而進一步將燃料動力電池鉑用量降低到小于0.1克/每千瓦。目前，我國燃料動力電池的用鉑量想要實現從0.3~0.4克/每千瓦降至0.1克/每千瓦，還要做大量的工作。不過，即便這一進程拖后一點，也不會影響我國燃料動力電池汽車商業化初期的運行。

最后，加快加氫站建設。目前，我國已經在加快建設加氫站，預計2020年能建成100個加氫站，我認為屆時我國商用燃料動力電池車就能夠跑起來了。

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