上海交通大學張永明：論全氟質子交換膜在燃料電中的作用

2018-01-23 15:42:18 電力頭條APP　點擊量：評論 (0)

中國電動汽車百人會論壇（2018）于1月20-21日在北京釣魚臺國賓館召開。本屆論壇的主題為把握全球變革趨勢實現高質量發展，論壇延續了閉門會

中國電動汽車百人會論壇（2018）于1月20-21日在北京釣魚臺國賓館召開。本屆論壇的主題為“把握全球變革趨勢實現高質量發展”，論壇延續了“閉門會+高層論壇+主題峰會”的主要框架，中國創新創業大賽第三屆國際新能源及智能汽車大賽全球總決賽也在會議期間舉行。電力頭條App全程直播本次大會。

上海交通大學特聘教授張永明出席“燃料電池產業化路徑與政策環境”主題峰會并發表了主旨演講。

以下為發言內容：

張永明：各位領導、各位嘉賓，上午好！我聚焦燃料電池電堆部件——全氟質子交換膜。有了質子交換膜，才有燃料電池以后的系統和發動機。

尾氣污染途徑。

汽車尾氣是影響生活最大的禍根。我們做的事情非常有意義，過去有很好的環境，現在被汽車工業污染到現在的狀況，沒有辦法生存。電動車，燃料電池電動汽車是必然的發展方向。從化學工作人員角度：“尾氣里有多毒的東西？”“我把自己關在車庫里沒有熬過一分鐘”。因此，不解決尾氣，沒有辦法過美好生活。

質子交換膜燃料電池核心技術。

燃料電池關鍵在于部件與系統，如果把部件做好，很多做系統的專家技術人員完全可以做出很好的系統。目前的關鍵問題是沒有把部件做好。質子交換膜燃料電池，中間黃色的是質子交換膜，兩邊是催化層，兩邊灰色是擴散層，再往外是雙極板。如果把它們都做好，能夠集成很好的電堆。像一代材料、一代能源、一代裝備一樣，材料是核心，也是出發點。

燃料電池質子交換膜的來歷。

從材料角度，質子交換膜是材料的一種，材料分無機金屬材料和高分子材料。高分子材料有聚乙烯普通的高分子材料，后來發展更高性能含硅材料，再后來是含氟的材料。不得不回顧杜邦公司做的工作，PTFE是杜邦公司1938年發明的。PTFE是高分子，它形成的材料非常穩定。難能可貴的是杜邦的科學家把磺酸根引入PTFE煉廠，形成聚合物，這也是質子交換膜的發展緣由。現在都是在此基礎上發展成為各種結構，但末端一定是磺酸根的結構。Nafion流行了很長時間，可惜杜邦公司沒有下多少功夫。

東岳燃料電池質子交換膜的研發過程。

為什么質子交換膜我們一家做？因為，研究太難、路線長、耗時長。2003年至今，做15年，不賺一分錢，還賠錢。如果不是后面集團公司的支持，工作不可能持續。我們從螢石礦與鹽礦開始做，最后做到膜。國際上有很多公司也在做，但它們是在某一個起點做，有的從聚合物開始做。我們從最開始研究一步一步做，我國將來用膜也有底氣。我們有成本的底氣，也有高性能的底氣。為膜做的原材料裝置，都是實實在在的工業裝置，而不是實驗室做的小東西拿出來測試，性能非常好。所有后面的性能都是基于工業規模的技術。前幾年李克強總理專門到實驗室詢問，前年開會時他問我“膜做的怎樣?”，他非常關心這項技術的發展，對我們是很大的鼓舞。

這是全氟質子交換膜的曲線，我們與奔馳公司合作。目前市面上DF260有兩代新膜，其中2.0代膜的電流密度可以到6.5，但這沒有體現壽命，而清華大學李教授提到有關壽命的問題。2007年至今，我們與奔馳公司合作十年，了解全過程。根據汽車公司的要求，六千小時就能滿足要求。我們也詢問過他們“膜做完六千小時完好無損，是不是可以往后做？”，它們說沒有必要。所以，國內外考核標準與方法需要進行交流。性能質量達標的牌子是它們頒發，全球只有兩塊，美國戈爾公司和我們。有了評價工作，我們對前面工作基本滿意。

涉足燃料電池質子膜研發工作的有很多，前面有國際大公司，東岳未來氫能材料公司也在做。目前，能夠達到汽車公司要求的是戈爾公司和我們，我們會與國際同行一道，繼續推動燃料電池關鍵材料的發展。日本功率密度將達到六千瓦、八千瓦，不知道能不能到八千瓦，但目前四千瓦的膜已經做好準備。

謝謝大家！

（根據發言整理，未經本人審閱）