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“目前,燃料电池技术已经发展到第五代,拥有众多可能的应用场景,包括大规模长时间储能,边远无电网地区供电,备用电源、应急电源,交通运输等方面。”李献国表示,当下,燃料电池技术应用较多的是交通运输领域。他介绍,交通运输是脱碳较困难的领域,同时,市场非常庞大,现在主要用于公交车、大卡车,未来也可能大量应用于小汽车,以及航空等领域,所以未来应用将非常广泛。
在李献国看来,现阶段,燃料电池应用于汽车领域,在性能、成本、耐久性方面都已相对成熟,处于商业化应用的早期阶段,未来的发展方向是更高的能量转换效率、功率密度,更长的使用寿命,同时进一步降低成本。他指出,业内关注的主要技术重点,一是基础材料能够成本更低、寿命更长、性能更高;二是大规模自动化制造技术,使得每一个产品的成本都可以下降;三是燃料电池实际运行时的控制、监测、诊断、预测。
在基础材料方面,李献国认为,存在的问题首先在于,目前催化剂的成本很高,降低铂在催化剂中的含量,以及开发非贵金属催化剂,是降低成本的主要方法。其次是电解质膜,目前大多数工作温度都在60-80摄氏度之间,但在交通运输领域应用,最佳温度可能在90-120摄氏度之间,适合这个区间的电解质膜目前还没有,所以需要开发更好的更适合在交通领域应用的电解质膜。第三是双极板,目前是以石墨双极板为主,其缺陷在于比较厚重,所以目前的方向主要是金属双极板,但金属的缺陷在于易腐蚀,腐蚀产生的离子对燃料电池存在毒化作用,所以金属双极板需要好的表面涂层,既能导电导热,还能拥有长寿命可以保护金属板,这方面还有很多工作要做。
在大规模自动化制造技术方面,李献国介绍,日本丰田希望到2025年,燃料电池成本能够较2008年降低95%,一方面是要有更好的基础材料,另一方面就是大规模的自动化制造技术,“这两条路结合将是大幅降低成本的重要方向。”他指出,膜电极制造过程复杂,影响因素众多,给大规模自动化制造带来较大难题;同时,对于如何保证产品的可靠性、可控性、合格率,也存在较大的问题,必须要有快速的在线监测、检测的设备和方法。
对于燃料电池实际运行时的控制、监测、诊断、预测,李献国强调,为了实现“实时控制”,需要通过大数据实时获取、分析、采取合适的控制行动;同时,还要有高准确度的预测模型,实现快速计算。
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