主讲嘉宾

　　党岱，大同氢雄云鼎氢能科技有限公司项目办经理。2017年6月毕业于华南理工大学应用化学专业，获博士学位。攻读博士期间，获资助作为联合培养博士于2015年10月至2017年4月在美国佐治亚理工学院学习。主要从事能量转化和储存器件的设计和研发，包括电催化剂的理性设计和电极微结构的调控，以期得到功能独特且高效的燃料电池阳极/阴极纳米材料。

各国燃料电池的发展进程（三）

　　对国内外燃料电池行业的发展现状进行比较后可得出，在燃料电池堆方面，国外体积功率密度高，质量功率密度大，效率高，工况寿命长；国内体积功率密度低，质量功率密度低，效率低，工况寿命短，成本高。膜电极生产方面，国外已实现规模化生产，功率高，电流密度大，工况寿命长；国内目前为小规模生产，功率低，电流密度小，工况寿命短，成本高。气体扩散层生产，国外主要使用碳纸，已形成流水生产线；国内的科研院所正进行测试，上海河森已开始具备小规模生产。关于质子交换膜，国外全氟磺酸质子交换膜已商业化，开始向复合膜发展，性能高；国内全氟磺酸质子交换膜小规模生产，复合膜测试成功，没有量产。针对催化剂，国外铂/碳催化剂已商业化，铂金属用量低，用量逐渐下降，铂质量比活性高，衰减小，已实现规模化生产；国内铂/碳催化剂小规模生产，铂族金属用量高，铂质量比活性低，衰减大。国外金属双极板已商业化，碳基和树脂复合材料双极板开始替代，性能高，成本更低；国内石墨双极板实现国产化，金属、碳基和树脂复合材料双极板处于研发测试阶段。国外有燃料电池专用密封胶，已商业化；国内没有相关产品，缺乏研究。

燃料电池的发展趋势（一）

　　目前燃料电池商业化瓶颈主要包括成本障碍、燃料来源不足、配套设施不完善、储藏于安全问题等。

　　考虑到铂金昂贵和稀有，降低铂用量一直是催化剂研究的主要方向。要实现降低质子交换膜燃料电池的铂用量，一方面需提高催化剂的催化活性，一方面要寻找替代铂的催化剂：主要研究方向有铂合金催化剂、铂单层催化剂、铂纳米管和铂核壳等；研究非铂催化剂替代，包括钯基催化剂和非贵金属催化剂。

　　经历了三代燃料电池膜电极的开发研究，有序化膜电极是下一代膜电极制备技术的主攻方向。

　　目前燃料电池普遍使用的是石墨双极板。然而，石墨双极板质脆，易造成组装难度；厚度不易做薄，导致电堆体积大和质量重；石墨化时间长，机械加工难，价格昂贵。金属双极板是替代石墨双极板的最佳选择，表面改性的多涂层结构金属双极板具备较大的发展空间。今后，双极板的发展方向为金属和复合改性双极板。

燃料电池的发展趋势（二）

　　全氟磺酸型膜为目前质子交换膜主流，复合膜、高温膜、碱性膜是未来发展方向。全氟磺酸膜具有机械强度高、化学稳定性好、湿度大条件下导电率高等优点；但同时也存在缺点，如温度升高时会引起质子传导性变差、高温时易发生化学降解、单体合成困难、成本高等。复合膜主要是通过复合的方法来改性全氟型磺酸膜，从而提升其耐高温性和阻醇性，如美国Gore公司研制的Gore-select复合膜、大连化物所的Nafion/PTFE复合增强膜和碳纳米管增强复合膜等。碱性膜对应的燃料电池系统的工作环境为碱性，在这种状态下催化剂选择的范围可以更宽泛，不仅限于铂，还可以使用镍和银等；美国3M公司开发的一种新型PAIF高温质子交换膜，其某些特性参数已经达到甚至超过DOE2020年目标。

燃料电池的发展趋势（三）

　　国内电堆成本在燃料电池汽车中占比最高。目前，燃料电池电堆实现小规模放量和初步国产化，电堆成本已经实现有力下降。随着规模放大以及电堆产业国产化，电堆成本预计可降60%。具体到各个环节来看，气体扩散层降本主要由规模化效应驱动;而质子交换膜、催化剂和双极板降本则需国内工艺进步和规模化加以推进。

　　我国目前采用商用车先导、政府持续补贴、企业技术研发三大策略，来支持燃料电池产业化发展。具体做法为，商用车先带动加氢站建设，降低氢气与燃料电池成本，后续拓展到私人用车领域。商用车（尤其是客车）可以简单地通过增加储氢瓶来增加续航能力，对储氢技术的要求不高，同时国家的补贴力度大，对成本敏感性低，所以，首先爆发的应是商用车市场，之后在技术进步与降成本的带动下，乘用车市场才会有大范围应用。重卡、叉车、矿山汽车等领域也特别适合采用氢燃料电池。

　　通过政府补贴，逐步由政府主导向准市场过渡，再转向市场主导。因为新兴产业的形成、发展和成熟都要经历从政府主导到准市场过渡再到市场主导的轨迹，当前我国燃料电池汽车处在政府主导阶段，若要推动国内燃料电池行业的良性发展，政府必须持续支持补贴。

　　企业技术攻关四大方向包括基础技术、集成技术、关键零部件制备技术和氢燃料电池基础设施。