怎樣才能延長(zhǎng)燃料電池應(yīng)用壽命？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-14 15:34
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目前，已有燃料電池穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)達(dá)5萬(wàn)小時(shí)，但應(yīng)用到汽車上時(shí)，其壽命會(huì)因?yàn)檐囉霉r兒而縮短。例如，當(dāng)汽車高速加載時(shí)，會(huì)導(dǎo)致燃料電池系統(tǒng)由于供氣不足出現(xiàn)反極、高溫情況，以及電流波動(dòng)、電壓波動(dòng)，深度波動(dòng)等各種波動(dòng)情況，導(dǎo)致燃料電池中的碳氧化，嚴(yán)重時(shí)膜受損、熔融，整個(gè)電池就會(huì)損壞。
總體來(lái)講，高電位不僅會(huì)引起燃料電池電堆壽命衰減、引起鉑氧化，當(dāng)高電位達(dá)到0.8伏以上時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致鉑流失及降低電催化劑活性。高電位還會(huì)引起碳氧化，導(dǎo)致電極、擴(kuò)散層親水及傳質(zhì)極化和電堆一致性下降。因此，想要延長(zhǎng)燃料電池使用壽命，高電位現(xiàn)象應(yīng)該盡量避免。
解決高電位問(wèn)題，可以采用放電的方法。當(dāng)氫燃料電池汽車啟動(dòng)停車時(shí)，實(shí)測(cè)其陽(yáng)電極能夠達(dá)到1.6伏，形成一個(gè)內(nèi)部回路，采用放電的辦法，可以把電池里殘存的氫放光，從而把高電位消除。目前，新源動(dòng)力公司已經(jīng)在應(yīng)用該方法——實(shí)際應(yīng)用情況證明，采用放電措施以后，燃料電池幾乎沒(méi)有衰竭。
當(dāng)陽(yáng)電極水流動(dòng)至氫電極時(shí)會(huì)形成水滴，水滴里沒(méi)有氫，就會(huì)造成燃料電池系統(tǒng)局部燃料供應(yīng)不足，形成局部反擊，這時(shí)氧電極局部電壓就可能高達(dá)1.6伏，形成氧化。所以，要解決高電位問(wèn)題，還要把氫氣循環(huán)起來(lái)，這樣就能夠?qū)⑷剂想姵仉姸褖勖岣咭粌汕€(gè)小時(shí)。
因此，希望國(guó)內(nèi)有關(guān)燃料電池機(jī)理、衰竭原理的研究，能夠與相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)研究配合，把現(xiàn)在已經(jīng)掌握的燃料電池原理都應(yīng)用到相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。這樣的話，我認(rèn)為，乘用車用燃料電池壽命超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)也是沒(méi)有問(wèn)題的。
中國(guó)電力報(bào)：結(jié)合目前的市場(chǎng)情況，您對(duì)我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展有怎樣的建議？
衣寶廉：首先，盡快完善燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，盡快實(shí)現(xiàn)電池關(guān)鍵材料如電催化劑，質(zhì)子交換膜、MEA、雙極板等批量生產(chǎn)，為降低電堆成本和提高電堆一致性奠定基礎(chǔ)。
例如，建立擴(kuò)散層碳紙，包括膜、電極、催化劑、增強(qiáng)膜、MEA生產(chǎn)線等，研發(fā)生產(chǎn)空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵等。
同時(shí)，提高燃料電池電堆的體積、重量比功率，為開(kāi)發(fā)乘用車奠定基礎(chǔ)，其實(shí)開(kāi)拓燃料電池商用車市場(chǎng)也需要研發(fā)高體積、重量比功率的燃料電池電堆。這不僅是為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品體積小的需求，更是為了降低產(chǎn)品成本。
要想提高燃料電池電堆體積、重量比功率，核心是要提高電流工作密度、電極工作電流密度。目前，國(guó)內(nèi)燃料電池電堆重量比功率從0.5~1安培提高到了2~3安培，已經(jīng)有很大的進(jìn)步；改進(jìn)燃料電池電堆的一致性，包括制備零部件的一致性和組裝工藝的一致性。一致性不好，單片電壓提再高也沒(méi)有用。
再者，深入研發(fā)燃料電池電堆衰減機(jī)理，最好是能實(shí)現(xiàn)較抗噪材料的替代，以延長(zhǎng)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)壽命、提高可靠性和耐久性。
另外，開(kāi)展超低鉑、非鉑電催化劑理論與應(yīng)用研究，從而進(jìn)一步將燃料電池鉑用量降低到小于0.1克/每千瓦。目前，我國(guó)燃料電池的用鉑量想要實(shí)現(xiàn)從0.3~0.4克/每千瓦降至0.1克/每千瓦，還需要做大量的工作。不過(guò)，即便這一進(jìn)程拖后一點(diǎn)，也不會(huì)影響我國(guó)燃料電池汽車商業(yè)化初期的運(yùn)行。
最后，加快加氫站建設(shè)。目前，我國(guó)已經(jīng)在加快建設(shè)加氫站，預(yù)計(jì)2020年能建成100個(gè)加氫站，我認(rèn)為屆時(shí)我國(guó)商用燃料電池車就能夠跑起來(lái)了。
