鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:588次 | 2021年10月15日
衣寶廉對推動燃料動力電池商業(yè)化發(fā)展的幾點(diǎn)建議
作為國內(nèi)燃料動力鋰電池行業(yè)泰斗級人物,我國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員/我國工程院院士衣寶廉在一次公開會議上,為燃料動力鋰電池商業(yè)化發(fā)展提了幾點(diǎn)建議。
首先,燃料動力鋰電池汽車有突出的優(yōu)點(diǎn),但存在加氫站建設(shè)費(fèi)用高、運(yùn)行費(fèi)用高的問題。衣寶廉建議,要想做到燃料動力鋰電池商業(yè)化,各方要齊心協(xié)力解決這些問題。
燃料動力鋰電池跟燃油車比較,把油箱換成氫氣,把內(nèi)燃機(jī)換成燃料動力鋰電池發(fā)動機(jī),一是環(huán)保,二是續(xù)航里程和駕駛員的駕駛體驗(yàn)都跟燃油車一致,容易被接受,整體而言是很好的。
有些人認(rèn)為燃料動力鋰電池不安全,但相比于鋰離子電池把能量和電池結(jié)合在一起,燃料動力鋰電池配套的氫氣罐是在外面,其實(shí)更安全。從現(xiàn)實(shí)案例來看,鋰離子電池車經(jīng)常起火自燃,而燃料動力鋰電池車尚未有案例,有國外發(fā)生起火爆炸事件是在氫氣制取及儲運(yùn)環(huán)節(jié),重要由操作不規(guī)范引起。相比于燃料動力鋰電池,鋰離子電池更要解決充電時間長及安全性問題。
在衣寶廉看來,相比于內(nèi)燃機(jī)、鋰離子電池,燃料動力鋰電池優(yōu)點(diǎn)突出,現(xiàn)在燃料動力鋰電池汽車重要是貴的問題,一是燃料動力鋰電池發(fā)動機(jī)貴,導(dǎo)致車也貴;二是加氫站建設(shè)費(fèi)用高,氫氣貴,導(dǎo)致運(yùn)行成本高。這些問題牽涉面廣,各方要齊心協(xié)力解決這些問題。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
其次,有關(guān)如何降低燃料動力鋰電池發(fā)動機(jī)成本,衣寶廉提出,一是關(guān)鍵材料和零部件批量生產(chǎn),如此發(fā)動機(jī)成本可以降低20%-30%;二是提高比功率,成本再降低20%-30%。
目前國內(nèi)公司基本具備質(zhì)子交換膜、催化劑、雙極板、電堆技術(shù),同時空壓機(jī)、氫氣泵產(chǎn)品也基本可以用,希望公司家特別是國企盡快建立批量生產(chǎn)線來進(jìn)行批量生產(chǎn)。當(dāng)然各個環(huán)節(jié)的技術(shù)也還有待提高,要開發(fā)高活性催化劑,降低歐姆極化,改進(jìn)流場。
催化劑方面,大化所正在研發(fā)銅鉑催化劑,這個催化劑是碳鉑活性的3倍,正在進(jìn)行工業(yè)性的放大和設(shè)備方面的選取。為何選銅?銅不會隨水流到外邊,也不會對膜等出現(xiàn)影響,因?yàn)殂~出來溶解就沉淀了,鈷的運(yùn)用會流失,大量生產(chǎn)燃料動力鋰電池車,用鈷需謹(jǐn)慎。
質(zhì)子交換膜方面,發(fā)展薄膜,降低歐姆極化。戈?duì)栕鲈鰪?qiáng)膜,國內(nèi)做的是自由基復(fù)合膜,現(xiàn)在國際公司已經(jīng)做到8個微米,國內(nèi)現(xiàn)在能做到十一二個微米。
雙極板方面,改進(jìn)流場。所謂三維流場是過去做的網(wǎng)狀流場,這種流場有點(diǎn)類似于搞化工蒸餾過程當(dāng)中的擋板,對氣流有一個阻擋用途以后,出現(xiàn)了一部分對流傳質(zhì),這樣提高了電池的極限電池密度,把催化層利用的更深,單電池比功率提高后,要提高電堆比功率,像豐田370片極板弄在一起,流場阻力會大,空壓機(jī)內(nèi)耗新增,這里面有一個權(quán)衡和協(xié)調(diào)問題。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
同時,要提高雙極板一致性,提高平整度,提高M(jìn)EA一致性,最后解決公用孔道的問題。
現(xiàn)在國內(nèi)正在發(fā)展的是金屬板,這個金屬板能否過關(guān),要看金屬板表面涂層后的壽命能不能達(dá)到5千、1萬甚至2萬小時,要跑車進(jìn)行試驗(yàn)。國內(nèi)沒有一家公司或研究機(jī)構(gòu)宣布運(yùn)行達(dá)到5千或者1萬小時的,現(xiàn)在都在跑,大化所研發(fā)的金屬堆驗(yàn)證跑了3千多小時,還有2千小時,金屬板要實(shí)現(xiàn)大量的應(yīng)用,將是燃料動力鋰電池技術(shù)的重大進(jìn)展。
電堆方面,現(xiàn)在大部分高性能的電堆都是1個大氣壓左右,低的是0.5,現(xiàn)在向兩個大氣壓發(fā)展。要改進(jìn)電堆組裝工藝,電堆是按壓力機(jī)的方式組裝的。幾百片雙極板堆疊,應(yīng)該了解最后這個電堆多高,誤差不超過幾毫米。這個是可以計(jì)算的,前期要做大量的基礎(chǔ)工作。這套工藝已經(jīng)定型,可以按這個來控制電堆的組裝。
“光有理論不行,要有工匠精神?!币聦毩f,一是腦袋行,二是手巧,兩方面配合起來才能裝出高性能的電堆。
總之,要盡快完善燃料動力鋰電池核心材料生產(chǎn)線,研發(fā)生產(chǎn)空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵等關(guān)鍵部件。
要提高電堆的體積和重量比功率,為開發(fā)乘用車奠定基礎(chǔ)。我們搞燃料動力鋰電池,開始是300到500毫安,十一五末達(dá)到了800毫安到1安培?,F(xiàn)在國內(nèi)是1-1.5安培,我們想做到1安培到2.5安培,燃料動力鋰電池的成本還可以降低15%-20%,假如跟批量生產(chǎn)聯(lián)合起來,燃料動力鋰電池發(fā)動車的成本可以接近鋰離子電池,比燃油車貴一點(diǎn)。
另外,國內(nèi)要倡導(dǎo)搞基礎(chǔ)理論,研究超低鉑和非鉑催化劑理論與應(yīng)用研究,進(jìn)一步將電池鉑的用量降低到每千瓦0.1克以下,現(xiàn)在國際上是0.2克鉑,國內(nèi)0.3-0.4克鉑,假如做好基礎(chǔ)研究工作,可以做到0.1克鉑以下,完全可以放心的實(shí)現(xiàn)燃料動力鋰電池車的產(chǎn)業(yè)化。
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