我国汽车产业大而不强的根本原因是零部件产业没有掌握核心技术,我国燃料电池目前也面临这个问题,但相比传统汽车产业,一批科研人员致力于核心零部件的研发,并且取得了初步成果。用比赛形容当前的竞争态势,我国燃料电池核心技术正在追赶的路上。
以往我国燃料电池的电堆采用纯铂催化剂,导致贵金属用量较高。新崛起的一批创业者吸收丰田、巴拉德等国际企业的经验,研发铂合金催化剂。上海济平新能源科技有限公司创始人、CTO邹裕民说:“美国能源部要求铂合金达到0.44A/mg Pt以上,我们可以做到0.5A/mg Pt。在生产催化剂的过程中,我们对前驱物都要进行前处理,包括碳离子也要进行处理,严格把控质量让我们的产品相比英国的某家企业更胜一筹。”
致力于提高国产核心零部件的不止邹裕民教授,深圳市南科燃料电池有限公司总经理徐文辉也向记者展示了研发的核心产品。在关键材料、电堆和系统集成方面,他们均进行了布局。据介绍,从加拿大回国创业的王海江院士不仅拿出了质量过硬的产品,更重要的是价格大幅度下降,有助于燃料电池早日摆脱补贴实现量产。深圳南科研发的膜电极用目前最好的原材料生产,成本不到800元/KW(不包括人工和折旧),而国际上某知名企业在中国的销售价格高达4000元/KW。“即便算上人工和折旧,我们的产品也比他们低很多。”徐文辉说。
前不久,《中国汽车报》记者采访了苏州擎动科技有限公司总经理朱威,他向记者展示了国产MEA与某知名品牌的对比结果,多数指标好于竞争对手,更重要的是价格比对手低很多。
MEA作为核心零部件之一,从技术的角度来看,主要有4个难点:在低铂载量、大电流操作条件下阴极氧传输极化;膜电极性能高度一致;优化水管理,实现膜电极内部水循环,适应无增湿条件运行;实现抗反极、冷启动等特性。
在4个难点上,国内的MEA与国际先进水平仍有一定差距。从催化剂体系来看,国内普遍采用纯铂,国外已研发出铂合金。丰田Mirai的铂用量大幅度降低,秘密就在这里。在催化剂载体体系方面,国内大多数采用传统碳黑和碳纳米管,国外已使用改性碳黑、实心碳球和高分子材料。从制备工艺的角度看,国内普遍没有达到量产水平,国外已实现公斤级量产。从质子交换膜的厚度来看,国内普遍为15μm,国外已小于10μm。
从生产制造的角度看,第一代制造技术是GDE,即催化剂涂布在GDL上,然后与质子膜热压成型。第二代制造技术是CCM,但是这里存在两种方法,一种是90年代初Los Alamos实验室发明的“转印(decal)”方法,另一种是将催化剂涂布到质子交换膜上,卷对卷方式。朱威说:“苏州擎动采用的就是卷对卷方式。卷对卷方式在产品性能、寿命以及生产效率、成本上都优于转印法,但是设备的投入成本较高。”目前,国际上已有第三代制造技术有序化膜电极,3M公司开发的NSTF电极。
虽然我国燃料电池起步不算早,从目前的发展形势来看,我国一批燃料电池核心零部件企业正在崛起,他们正在追赶国际先进水平的路上,或许我国燃料电池汽车不会重蹈传统汽车的覆辙。
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