钜大LARGE | 点击量：736次 | 2021年10月14日
国家电投氢燃料动力电池电堆技术获阶段性成果
日前，在国家电投科学技术研究院举办的氢能技术创新与应用高峰论坛上，国家电投氢能科技发展公司首席技术官柴茂荣表示，国家电投100千瓦氢燃料反应堆将于今年年底完成整个系统稳定性测试。
今年七月，国家电投氢能公司100千瓦功率金属双极板燃料动力锂电池电堆宣告研制成功。而这有关国家电投氢能公司“实现燃料动力锂电池的全产业链自主化”目标来说，仅仅是个开始。
攻关核心技术
据了解，燃料动力锂电池项目的设计研发分为膜电极、双极板、电堆封装以及BOP系统（包含系统控制、氢泵、其它附属设备等）四大部分。其中，膜电极作为燃料动力锂电池实现功能的核心，成为国家电投氢能公司攻坚重点。
“国外公司生产的性能最为优秀的催化剂我们买不到，市场上的催化剂又难以达到我们的要求。”柴茂荣表示，国家电投目前已成功研制出耐腐蚀、易担载的碳基催化剂载体，以及具有高质量活性、低铂载量的多元合金催化剂。“最终的催化剂产品的质量活性优于目前市场上的催化剂，通过1.0-1.5V十万次的耐久性测试，其衰减特性值仍大于80%，耐久性能较目前的商业催化剂具有显著优势。”
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
来到展厅内，记者注意到一张张透明的薄膜。让记者想不到的是，这薄薄的一层膜，全球只有两三家公司可以生产。
“普通的质子交换膜并不难做，但燃料动力锂电池所需的膜必须要耐高温，可以在100摄氏度的条件下正常工作。而绝大多数的膜在80摄氏度就开始软化，失去功能。”柴茂荣介绍称，国家电投与武汉理工大学合作，研制成功了高电导率、高耐久性、低溶胀的质子交换膜，并完成了量产工艺、设备及产线的开发。“目前该技术正在进行细节参数实验和论证。预计到2021年可以形成标准化的产品。”
打造自主化产业链
百千瓦燃料动力锂电池电堆及燃料动力锂电池系统产品项目的完成分为三个层次：从原料到产品的全部关键环节实现自主化，以细节为根本、以系统为表征实现性能提升，以及通过推动技术升级与规模效应实现成本的大幅降低。
在柴茂荣看来，氢燃料动力锂电池要想实现商业化，这三个关键要素缺一不可。“相比锂离子电池汽车，氢燃料动力锂电池车的成本要高很多，假如再走依靠高比例补贴的老路，国家财政是无力支撑的。”他表示，目前国外燃料动力锂电池电堆通过规模化，可以将每千瓦造价降至1000元人民币以内，而国内仍处在7000元左右。“想降低成本，必然要提高自主化水平、减少进口依赖，同时用高性能争取市场。”
“举个例子，一块看似不起眼的双极板，原先我们都不具备自主制造的能力。我曾经找到掌握该技术的国外公司，对方连一个样品都不愿供应给我们。”回忆起研制之初的艰辛，柴茂荣颇有感触。
既要满足接触电阻、基材溶出率等指标要求，又要克服钛材料不能承压的特性，柴茂荣和他的团队对钛材料进行改进，冶炼材料，制作产品，再做测试，没有成功就重新再炼材料。“看似不起眼的双极板，花费的时间精力仅次于对催化剂技术的攻克。”目前，这种由国家电投自研的钛极板已完成设计形成专利，并实现了小批量生产。
整个燃料动力锂电池产业链的自主化涉及多个领域，为实现自主化目标，国家电投通过发挥其大型能源央企的战略优势，组建了氢能产业联盟。“联盟中有许多材料、设备厂商，我们聚焦于产业发展，更加侧重产业技术、生产等方面，以此进行资源整合，打造产业发展平台。”
明确发展方向
柴茂荣在讲话中表示，由于起步较晚，我国燃料动力锂电池电堆水平与先进国家相比较为落后，无论是单堆功率、功率密度还是使用寿命等方面，均存在一定差距。”燃料动力锂电池单堆功率达到100千瓦并非是单纯的数量叠加。单堆功率提高意味着功率密度提高，对元件散热等工艺都提出了更高要求。”
柴茂荣强调，为满足大型车辆、商用车的需求，未来燃料动力锂电池必将朝大功率的方向发展。“3升6缸发动机的功率约为200千瓦，大型机车甚至可以达到1000千瓦。而国内燃料动力锂电池电堆单堆功率最高仅为60千瓦，为达到功率要的电堆数量过多，控制系统无法实现有效控制，因此，大功率电池的开发十分必要。”
据了解，国家电投百千万燃料动力锂电池电堆项目将在今年内完成中试，并进行相关工艺放大验证及固化。“在此基础上，预计2020年5、六月份，就可以到车企进行相关测试与实验。”柴茂荣说。
此外，根据国家电投氢能公司发展规划，到2020年，国家电投氢燃料动力锂电池关键零部件及系统产品将实现量产，并建成国家能源氢能研发（实验）中心，初步建成氢能检测鉴定实验验证平台；2025年将形成系列化电池产品及稳定的系统配套能力和原材料供应体系，验证平台发挥行业支撑用途。
