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上海交通大学张永明:论全氟质子交换膜在燃料电中的作用

北极星储能网  来源:电力头条APP    2018/1/23 15:19:31  我要投稿  

北极星储能网讯:中国电动汽车百人会论坛(2018)于1月20-21日在北京钓鱼台国宾馆召开。本届论坛的主题为“把握全球变革趋势实现高质量发展”,论坛延续了“闭门会+高层论坛+主题峰会”的主要框架,中国创新创业大赛第三届国际新能源及智能汽车大赛全球总决赛也在会议期间举行。电力头条App全程直播本次大会。

上海交通大学特聘教授张永明出席“燃料电池产业化路径与政策环境”主题峰会并发表了主旨演讲。

以下为发言内容:

张永明:各位领导、各位嘉宾,上午好!我聚焦燃料电池电堆部件——全氟质子交换膜。有了质子交换膜,才有燃料电池以后的系统和发动机。

尾气污染途径。

汽车尾气是影响生活最大的祸根。我们做的事情非常有意义,过去有很好的环境,现在被汽车工业污染到现在的状况,没有办法生存。电动车,燃料电池电动汽车是必然的发展方向。从化学工作人员角度:“尾气里有多毒的东西?”“我把自己关在车库里没有熬过一分钟”。因此,不解决尾气,没有办法过美好生活。

质子交换膜燃料电池核心技术。

燃料电池关键在于部件与系统,如果把部件做好,很多做系统的专家技术人员完全可以做出很好的系统。目前的关键问题是没有把部件做好。质子交换膜燃料电池,中间黄色的是质子交换膜,两边是催化层,两边灰色是扩散层,再往外是双极板。如果把它们都做好,能够集成很好的电堆。像一代材料、一代能源、一代装备一样,材料是核心,也是出发点。

燃料电池质子交换膜的来历。

从材料角度,质子交换膜是材料的一种,材料分无机金属材料和高分子材料。高分子材料有聚乙烯普通的高分子材料,后来发展更高性能含硅材料,再后来是含氟的材料。不得不回顾杜邦公司做的工作,PTFE是杜邦公司1938年发明的。PTFE是高分子,它形成的材料非常稳定。难能可贵的是杜邦的科学家把磺酸根引入PTFE炼厂,形成聚合物,这也是质子交换膜的发展缘由。现在都是在此基础上发展成为各种结构,但末端一定是磺酸根的结构。Nafion流行了很长时间,可惜杜邦公司没有下多少功夫。

东岳燃料电池质子交换膜的研发过程。

为什么质子交换膜我们一家做?因为,研究太难、路线长、耗时长。2003年至今,做15年,不赚一分钱,还赔钱。如果不是后面集团公司的支持,工作不可能持续。我们从萤石矿与盐矿开始做,最后做到膜。国际上有很多公司也在做,但它们是在某一个起点做,有的从聚合物开始做。我们从最开始研究一步一步做,我国将来用膜也有底气。我们有成本的底气,也有高性能的底气。为膜做的原材料装置,都是实实在在的工业装置,而不是实验室做的小东西拿出来测试,性能非常好。所有后面的性能都是基于工业规模的技术。前几年李克强总理专门到实验室询问,前年开会时他问我“膜做的怎样?”,他非常关心这项技术的发展,对我们是很大的鼓舞。

这是全氟质子交换膜的曲线,我们与奔驰公司合作。目前市面上DF260有两代新膜,其中2.0代膜的电流密度可以到6.5,但这没有体现寿命,而清华大学李教授提到有关寿命的问题。2007年至今,我们与奔驰公司合作十年,了解全过程。根据汽车公司的要求,六千小时就能满足要求。我们也询问过他们“膜做完六千小时完好无损,是不是可以往后做?”,它们说没有必要。所以,国内外考核标准与方法需要进行交流。性能质量达标的牌子是它们颁发,全球只有两块,美国戈尔公司和我们。有了评价工作,我们对前面工作基本满意。

涉足燃料电池质子膜研发工作的有很多,前面有国际大公司,东岳未来氢能材料公司也在做。目前,能够达到汽车公司要求的是戈尔公司和我们,我们会与国际同行一道,继续推动燃料电池关键材料的发展。日本功率密度将达到六千瓦、八千瓦,不知道能不能到八千瓦,但目前四千瓦的膜已经做好准备。

谢谢大家!

(根据发言整理,未经本人审阅)

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