高端對話丨葉思宇:打贏燃料電池的“芯片”之戰

近日,中汽協公佈了2019年3月份新能源汽車行業產銷數據,其中燃料電池汽車數據增長明顯,月度產銷分別完成278輛和273輛,比上年同期分別增長7.2倍和135.5倍。

在2019年《政府工作報告》首次寫入氫能產業內容,《產業結構調整指導目錄》把氫能及燃料電池產業等納入鼓勵類發展的情況下,氫能產業尤其是氫燃料電池汽車行業的發展尤其引人矚目。

高端對話丨葉思宇:打贏燃料電池的“芯片”之戰

但行業紅火的背後卻存隱憂,清華大學氫燃料電池實驗室主任王誠曾表示,我國關鍵材料長期依賴國外,一旦國外禁售,燃料電池產業便沒有了材料基礎支撐。這些材料我國並非完全沒有,有些實驗室成果甚至已達到國際水平。但是,沒有批量生產線,燃料電池產業鏈依然受阻。

日前,鴻基創能科技(廣州)有限公司(以下簡稱鴻基創能)在廣州市黃埔區發佈了鴻基創能HyKey1.0產品,對外宣佈燃料電池膜電極實現國產化。

@新浪南方能源頻道 對鴻基創能科技董事、首席技術官葉思宇進行了專訪,瞭解膜電極國產化的難點與痛點,看膜電極國產化的影響與發展。

高端對話丨葉思宇:打贏燃料電池的“芯片”之戰

(鴻基創能科技董事、首席技術官葉思宇)

人物檔案

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葉思宇,1978年就讀廈門大學化學系,1988年在廈門大學獲得電化學專業博士學位,後赴德國杜伊斯堡大學和加拿大魁北克大學做博士後深造,2000年受邀加入加拿大巴拉德動力系統公司,2002年被提拔為巴拉德公司首席科學家,2018年當選加拿大國家工程院院士。

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Q&A

(以下 Q為新浪南方能源頻道記者,A為葉思宇)


Q:在您看來,我們為什麼要實現燃料電池膜電極“國產化”?有什麼作用?

A:眾所周知,燃料電池產業鏈非常長,各個環節都很重要。但要說到核心作用,還是燃料電池的膜電極。膜電極被稱為燃料電池的“芯片”,膜電極的好與壞不僅決定了燃料電池的性能,還決定了燃料電池的壽命。

舉個例子,燃料電池的膜電極作為燃料電池的核心零部件,就像是手機或者電腦中的“芯片”,是燃料電池汽車發動機中的核心。看現在手機或電腦對芯片國產化的重視,就可以知道膜電極國產化對氫燃料電池汽車產業有多重要了。

國外的一些企業,如加拿大的巴拉德動力系統公司,他們擁有大量的膜電極相關的專利技術,這確保了他們在燃料電池領域的領先地位。

Q:為何我國長時間無法生產出高質量大批量的膜電極,而國外企業卻可以?

A:個人認為,這可能是因為國內企業普遍奉行這樣的模式:先引進國外成熟的產品,再引入生產線,再進行模仿學習,最後才進行創新研發,試圖打造出自己產品的模式。

這是國內外企業的一大區別,因為國外企業會先研發,有了比較成熟的技術再去生產使用;國內企業則先引進使用,覺得這產品有市場了,才去投入資源研製生產。

高端對話丨葉思宇:打贏燃料電池的“芯片”之戰

Q:膜電極國產化到底難在哪?

A:首先是技術團隊搭建不容易。

膜電極的研發和生產涉及到多個跨學科領域,需要電化學、材料科學、流體力學、機械工程動等多方面的專家合作進行,單個企業要集中這麼多領域的專家人才很不容易。

而且,目前國內缺少良好的交流渠道,不同企業團隊難以順暢交流,單個研發團隊的知識面相對比較窄,導致企業研發進展不利。而國內的高校、研究所雖然人才不少,但以基礎研究為主。儘管也不乏一些高質量的研究成果,但到商業化還有一定的距離。更重要的是,高校、研究所與企業研發人員的溝通和交流還需要進一步完善。

除了人才數量不足外,經驗的缺乏也有影響。國內因為燃料電池的研發,特別是生產起步較晚,相關領域的人才培養也較晚,導致人員經驗不足,擁有20年以上燃料電池研發經驗的人員尤為稀缺。而這些經驗在研發和生產膜電極等產品的過程中相當重要。

Q:未來膜電極實現了國產化,對我國燃料電池產業有何幫助?

A:如果能實現膜電極國產化,首先有利於完善我國氫能燃料電池產業的產業鏈,對氫燃料電池汽車實現國產化和商業化有著極大的推動作用。

其次,它有很強的實際作用。要知道,任何一種新技術的研發和完善,都與該技術的使用有著緊密的聯繫。美國、加拿大、日本等國家所研發的燃料電池適合在某些地區使用,卻不代表同樣在任何的地理與氣候環境下使用都非常好。如果我們一直使用引進的燃料電池技術,那我們製造出來的燃料電池產品可能始終沒法在國內各個地方都發揮出最大的效用。

如果我們有自己的燃料電池膜電極的研發和生產能力,那我們就能在國內任何地方進行試驗。我們能根據北方寒冷氣候、南方炎熱多雨氣候、西北乾燥氣候來研發出不同的燃料電池產品。這樣不同的氫燃料電池汽車就能在當地有著更好的駕乘體驗和使用壽命,這是掌握自主核心技術所帶來的一大好處。

再者,膜電極的國產化意味著我們可以自主進行產品升級迭代。

我們可以收集用戶的意見,在自己設計的燃料電池電堆產品的基礎上,不斷地升級改進。而如果產品非國產,即使我們獲得了用戶反饋的數據,也只能交給國外的企業去處理,那產品的升級週期會很漫長,效果也不理想,對於我們的產業進步幫助不大。

最後,如果研發過程在國內進行,也有利培養本土的高技術人才及促進相關行業(如設備製造)發展。要知道,每一項研發都需要相關設備輔助,包括製造設備和檢測設備,只有如果研發在國內進行,就就能驅動國內企業去生產這些設備,才能有效填補我國相關設備製造行業的空白,也能更好帶動其它機器設備產業發展。

高端對話丨葉思宇:打贏燃料電池的“芯片”之戰

Q:目前鴻基創能的膜電極批量生產能力如何?

A:目前鴻基創能建立了年產超過10萬平方米的質子交換膜電極生產線;如果每天三班的話,產能達到每年30萬㎡,預估鴻基創能初始年產值可達6億元至10億元。


Q:您長期在巴拉德工作, 並與很多國際大型企業交流,請問當前國際上的膜電極產品普遍水平如何?

A:國際上,膜電極在氫燃料電池乘用車上能使用5000小時以上,甚至有些達到了8000小時以上的壽命;在商用車上,膜電極達到了20000小時以上的壽命。燃料電池電堆的成本可以控制在50美元/kW左右(當然成本與生產量有直接關係,需視具體生產量而定)。

高端對話丨葉思宇:打贏燃料電池的“芯片”之戰

Q:鉑成本較高,為何國際上主流的膜電極仍以鉑為主,未來仍會如此嗎?

A:確實,目前國際上商業化的膜電極仍以鉑為主,鉑作為貴金屬的一大特點是損耗較低,單個燃料電池電堆的生命週期結束後,其內裡的鉑金屬損耗非常少,還可以回收再利用。以後的發展趨勢是,燃料電池膜電極中鉑的載量會逐漸減少,但要完全取代它可能還有一段時間。


Q:您在國外已經成就斐然,為何會選擇回果開展膜電極國產化的事業?

A:回來是因為我覺得國內會有一個更大的平臺來施展自己的抱負。在廣州,我能參加院士工作站,還有可能在相關院校任教,讓我覺得自己可以在做膜電極工作以外,為燃料電池產業做出更多的事情。

再者,我希望把自己在國外的經驗帶給國內的行業人員,影響更多的人,希望通過大家一起的努力,幫助國內的燃料電池產業達到國際先進水平。


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