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张永明向中国电动汽车百人会年会报告全氟质子交换膜
中国电动汽车百人会 / 时间:2018-01-22 15:52:19

  据中国客车网2018年1月21日讯 1月20~21日,以“把握全球变革趋势,实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会2018年会在北京召开,21日上午举行的“燃料电池产业路径与政策环境”,针对全球燃料电池的技术进展与政策环境;国家相关燃料电池的科技政策与产业政策;燃料电池率先实现产业化的领域、路径与进程;燃料电池领域的国际合作;重点项目及城市级示范应用。


张永明向中国电动汽车百人会年会报告全氟质子交换膜


  会上,上海交通大学特聘教授张永明发表了演讲,他的演讲内容如下:
  各位领导、各位嘉宾,上午好!我眼下聚焦的是燃料电池电堆部件——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。大家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目前的状况,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。从化学工编辑的角度:“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
  从材料学角度,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。不得不回顾杜邦企业做的工作,PTFE是杜邦企业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,可惜杜邦企业没有下多少功夫。
  东岳燃料电池质子交换膜的研发过程
  为什么质子交换膜大家一家做?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。如果不是我身后的东岳集团企业的支撑,工作不可能持续。大家从萤石矿与盐矿开始做,最后做到膜。国际上有很多企业也在做,但他们是在某一个起点做,有的从聚合物开始做。大家从最开始研究一步一步做,我国将来用膜也有底气。大家有成本的底气,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。前几年李总理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,对大家是很大的鼓舞。
  这是全氟质子交换膜的曲线,大家与奔驰企业合作。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,大家与奔驰企业合作十年,了解全过程。根据汽车企业的要求,六千小时就能满足要求。大家也询问过他们“膜做完六千小时完好无损,是不是可以往后做?”,他们说没有必要。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,美国戈尔企业和大家。有了评价工作,大家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,前面有国际大企业,东岳未来氢能材料企业也在做。目前,能够达到汽车企业要求的是戈尔企业和大家,大家会与国际同行一道,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!

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