前有燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，后有純電動(dòng) 氫燃料電池核心技術(shù)如何突破？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 12:56
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近幾年新能源汽車成為汽車行業(yè)的大熱門，各大汽車廠家都在研發(fā)新能源汽車；雖說現(xiàn)在新能源汽車在市場(chǎng)的保有量并不算很大，不過隨著新能源汽車得到政策的青睞，新能源電池產(chǎn)業(yè)也受到重點(diǎn)關(guān)注。例如，鋰電池深受行業(yè)關(guān)注，固態(tài)電池和燃料電池也以更加優(yōu)異的性能被寄予厚望，在動(dòng)力電池領(lǐng)域，可謂路線多元，同步推進(jìn)。那么，未來是鋰電池、固態(tài)電池、燃料電池齊頭并進(jìn)，還是氫燃料電池等引領(lǐng)潮流呢？
電池，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
氫燃料電池技術(shù)是鋰電池技術(shù)的替代者
以如今的加油站營(yíng)運(yùn)為例，燃料電池充能的背后，需要一整套能源生產(chǎn)和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)作為支撐。例如，加氫的背后氫氣本身的安全問題、加注氫燃料時(shí)的安全及操作過程中的安全問題都不是一朝一夕可以解決的事情；通俗的說，加氫站儲(chǔ)氫裝置應(yīng)該滿足能承受高壓、具備在線監(jiān)測(cè)功能、發(fā)生危險(xiǎn)自動(dòng)報(bào)警、良好的經(jīng)濟(jì)性要求。
電池，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
早在90年代，還沒鋰電池的時(shí)候，氫燃料電池車就以一種潛力巨大的新能源車的身份進(jìn)入公眾視野；在那段時(shí)間里，氫燃料電池車的前途是一片光明，而后的一段時(shí)間，氫燃料電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到理想的發(fā)展。其實(shí)沒人質(zhì)疑氫燃料電池乘用車的市場(chǎng)前景。與其他能源相比，氫能具有顯著的提取與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，它不僅可以通過傳統(tǒng)化石能源提取，還可以通過可再生能源制備，并具有燃熱值高、清潔無污染、儲(chǔ)運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)。
電池，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
氫燃料電池為何一直得不到發(fā)展？
燃料電池和我們常規(guī)概念里的電池又不一樣，因?yàn)樗皇莾?chǔ)能設(shè)備，而是發(fā)電設(shè)備。專業(yè)的角度來講，燃料電池是將燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能；例如，氫燃料電池核心是質(zhì)子交換膜（只能讓質(zhì)子通過），這種膜將氫氣分離成質(zhì)子和電子（兩個(gè)質(zhì)子H+和兩個(gè)電子e-），并讓它們走兩條路，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜與氧氣氧化反應(yīng)成水，流動(dòng)的電子通過電路形成了電流，可以驅(qū)動(dòng)及電動(dòng)機(jī)或進(jìn)入電池存儲(chǔ)起來；通俗的說，燃料電池發(fā)電的最終產(chǎn)物就只有電和水。
電池，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
既然燃料電池這么“環(huán)保”，是什么限制了其發(fā)展呢？燃料電池的核心技術(shù)在于——“質(zhì)子交換膜”；而目前全球能夠商業(yè)化供應(yīng)氫燃料電池質(zhì)子交換膜材料的公司除了美國(guó)杜邦之外，就只剩下日本境內(nèi)的一家公司，但這家公司拒絕對(duì)任何國(guó)家銷售該產(chǎn)品，這就為燃料電池的發(fā)展帶來了阻礙。
眾所周知，燃料電池的動(dòng)力系統(tǒng)是導(dǎo)致燃料電池車成本增加的主要原因，而且后續(xù)的“充能”也是主要問題。一座加氫能力大于200公斤的加氫站建設(shè)成本在1000萬元以上，如此高昂的建設(shè)成本顯然是加氫站快速發(fā)展的最大障礙。再加上氫燃料電池的催化劑是鉑金；要知道鉑金全世界產(chǎn)量很低且價(jià)格昂貴，大概是黃金的2倍。
回過頭來看，加氫站的投資和普通加油站乃至充電站是不可比擬的投入。就算未來氫燃料將成為主流，但是目前的技術(shù)問題仍然沒有取得關(guān)鍵性的進(jìn)步，再加上目前的氫燃料需求者并不多。所以如果國(guó)內(nèi)的氫能源想要在未來電池市場(chǎng)分一杯羹，技術(shù)問題仍然是當(dāng)前的急需解決的關(guān)鍵。
記者從中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)16日在京舉行的科技成果評(píng)價(jià)會(huì)上獲悉，中國(guó)石墨烯包覆改性鋰離子電池正、負(fù)極材料技術(shù)獲得重大突破。經(jīng)測(cè)試，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所博士、北京圣盟科技有限公司首席科學(xué)家趙金平帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的石墨烯包覆技術(shù)，能將鋰離子電池正極材料比容量提升15%-25%，將循環(huán)1000次后的容量保持率提升30%-40%;把負(fù)極材料的容量提升40%-45%，將循環(huán)1000次后的容量保持率提升35%-50%。
我國(guó)鋰離子電池技術(shù)獲新突破，電池能量密度將獲極大提升
這意味著，把石墨烯包覆鋰離子正、負(fù)極材料技術(shù)應(yīng)用到車用動(dòng)力電池上，有望提升目前三元鋰離子電池單體能量密度(約200瓦時(shí)/千克)，達(dá)到《智能汽車關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實(shí)施方案》提出的2020年車用動(dòng)力電池能量密度指標(biāo)300瓦時(shí)/千克的目標(biāo)。
趙博士團(tuán)隊(duì)以獨(dú)創(chuàng)的“兩相界面包覆法”和“液氮冷萃法”分別解決了鋰離子正極材料和負(fù)極材料的石墨烯包覆的難題，生產(chǎn)出新型鋰離子電極材料。其性能已接受國(guó)家動(dòng)力電池創(chuàng)新中心和風(fēng)帆有限責(zé)任公司進(jìn)一步檢測(cè)，相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)數(shù)項(xiàng)國(guó)家專利，并成功投入規(guī)?；嚠a(chǎn)，為商業(yè)化量產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)
