——2017年中國科協“新材料領域前沿跟蹤研究”課題調研之二

今年初，中國科協先進材料學會聯合體部分學會承接了2017年中國科協“新材料領域前沿跟蹤研究”課題，其中新能源材料部分共設置了兩個課題，一是電動汽車動力系統和太陽能發電與充電站系統關鍵新材料前沿跟蹤研究，二是新能源汽車燃料電池和供氫系統關鍵新材料前沿跟蹤研究。課題組在前期內容設計、專利文獻研究、會議研討等工作的基礎上，于7月26日實地調研了涵蓋技術研發、高端裝備制造、組件生產和電站建設、業務覆蓋薄膜發電產業上中下游全產業鏈、國際領先的太陽能企業——漢能控股集團公司。9月26日，課題組專家洪定一教授、洪及鄙教授等一行5人，在課題組張穎教授策劃下對國內知名的氫燃料電池發動機研發及產業化國家級高新技術企業——北京億華通科技股份有限公司進行了實地調研，再次對課題涉及的前沿新能源材料來了個親密接觸。

日韓、美國、歐盟等國家早已為氫燃料電池汽車制定了發展戰略及規劃，豐田、寶馬、奔馳、現代、日產、大眾等國際汽車集團都已涉足氫燃料電池汽車的研發，他們在氫燃料電池的關鍵材料上處于領先地位。而我國在這方面還處于“準備階段”，尤其是受到制氫成本、電池材料等的限制，總體處于跟跑水平。億華通公司基于十多年的技術研發和車輛示范運行，研發出第三代氫燃料電池發動機。采用更加高度集成模塊化設計，即插即用，比第二代發動機體積縮小20%；采用世界領先干膜技術，低溫存儲、低溫啟動：氣體不需要加濕，全天候零下15°C冷啟動，零下46°C冷儲存及停機自動保護；性能、壽命、可靠性、維修性進一步提高，達到商業化產品級的要求。

調研中了解到，億華通自主研發的氫燃料電池發動機產品覆蓋10kW、30kW、60kW和150kW，應用范圍包括：客車、物流車、乘用車、有軌電車、叉車、船舶等，主要合作伙伴有：宇通客車、福田汽車、中國中車等。其中福田汽車裝有5個瓶，可充氫20多公斤，氫氣罐壓力等級為35MPa，加氫需15分鐘，實際續航里程可達近300km。在“十三五”的開局之年，億華通公司與宇通客車簽訂了100輛氫燃料電池客車合作意向書。借2022年第24屆冬奧會契機，與張家口市政府和清華大學合作，在張家口空港技術開發區堅實燃料電池發動機生產基地，進入產業化量產階段。

氫燃料電池對所用氫氣的要求比較嚴格，要求純度達99.99%以上，氧氣含量低于5×10^-6，總S含量低于4×10^-9，氨含量低于100×10^-9，CO含量低于0.2×10^-6，CO₂含量低于2×10^-6，鹵化物含量低于50×10^-9，水含量低于5×10^-6，因此現在基本以水電解制氫為主，成本較高，是限制氫燃料電池發展的主要矛盾。另一個需要突破的難點是氫燃料電池堆及其質子交換膜等關鍵材料，這正是中國科協2017年度“新材料領域前沿跟蹤研究”課題中“新能源材料”的核心內容。

在億華通公司的制氫線、加壓站、加氫站、燃料電池發動機測試車間、氣瓶檢測線，課題組人員對各線重點細節、工作流程、關鍵材料、性能特點、安全保障等逐一調研，證實了文獻和專利研究中相關資料的正確性，更重要的是收集到了現場一線、與文獻報道中不符的實際數據和我國氫燃料電池的真實水平。調研期間，各專家與億華通公司還進行了深入的技術研討，為通過本課題的研究正確認清和把握我國氫燃料電池材料發展現狀和特點、優勢和不足、關鍵問題所在，并由此提出促進我國氫燃料電池材料科學發展的指導性解決方案，推動我國新能源材料科技創新體系建設，支撐戰略性新興產業的發展，又一次夯實了依據，也為學會聯合體開展工作積累了寶貴的工作經驗。