10月26日，以“绿色氢能，共谋发展”为主题的“2021中日韩氢能产业高峰论坛暨氢能产业展览会”在山东潍坊以线上直播的形式成功举办。

中国工程院院士衣宝廉发表了题为“燃料电池汽车现状与愿景”的主旨演讲。他表示，我国双碳目标任务艰巨，必须大力发展可再生能源，利用可再生能源电解水制备绿氢是重要途径之一，而燃料电池的产业化是氢能应用的突破口。

中国工程院院士衣宝廉

目前燃料电池普及应用还存在燃料电池造价高、加氢站建设费用高、氢气成本高等三高问题。他针对氢能产业存在的问题逐一进行了分析，并提出了解决建议。

一、实现燃料电池产业化的关键

燃料电池具有转化效率高和电池比能量高的特性。燃料电池转化效率高；燃料电池比能量高，可达每公斤0.5~1千瓦每小时，适合于重载车和长途车。

燃料电池要想产业化，必须攻克三个难点：一是目前燃料电池发动机贵，导致一辆燃料电池车的售价是燃油车的2倍到3倍、锂离子电池车的1.5到2倍。二是加氢站建设费用比较高，每个加氢站建设费用高达1200万元到1500万元。三是加氢站加氢的费用比较高，加氢站加氢费用每公斤高达60-80元，而加氢费用只有降到每公斤30元以下才能和燃油车竞争。

因此要实现无补贴的燃料电池车商业化，必须大幅度降低燃料电池发动机的成本和氢气成本！同时降低加氢站的建设费用！

二、降低燃料电池发动机成本

那么要想降低燃料电池电堆与系统的成本，首先必须提高电堆的比功率，降低Pt用量。其次是实现关键材料，电催化剂、质子交换膜、双极板、膜电极三合一（MEA）与电堆和关键部件的批量生产。然后是依据工况和电堆适宜的运行条件制定控制策略，确保电池系统的可靠性与耐久性。

一、提高电堆的比功率，降低Pt用量。

目前，燃料电池车电堆是用Pt做催化剂，国内燃料电池电堆用量为0.3g/kW，而我们只有将Pt用量降到0.1g/kW以下，才能达到燃料电池车商业化的要求。提高Pt活性，使用PtM催化剂，或改用非Pt催化剂，是降低Pt用量的关键。

二、实现关键材料，电催化剂、质子交换膜、双极板、膜电极三合一（MEA）与电堆和关键部件的批量生产。

目前燃料电池电堆所用膜皆为复合膜，复合膜具有高耐久性、高质子传导性和高性能的特点。通常来说膜越薄电池性能越好，但是膜薄了之后存在严重热、机械、化学衰减，如何减少这些衰减，也是做膜的重点。

有了膜，有了催化剂，那么就要制备MEA。制备MEA有三种方式：第一种是GDE，将催化层涂覆到碳纸上，目前用的较少。第二种是CCM，将催化层涂覆到膜上，这种是目前最普遍的制备方法。第三种方法是有序化MEA，这种方式可以大幅度提升MEA性能，现在还在发展阶段。

有了MEA，要装电堆还需要双极板，目前有三类双极板，非金属板、复合板和金属板。三种类型极板用途不同，性能也不同，其中薄金属冲压双极板，比功率最高，且成本低。

有了MEA，极板，再加上其他配套附件，就可以组装电堆。在进行电堆组装时，有两点要求：保证密封要求，保证低接触电阻。

燃料电池如果实现批量生产，它的成本会大幅度下降，所以现在先要解决卡脖子技术问题，解决批量生产问题，来大幅度降低燃料电池成本，使它能够接近锂电池电动车成本，这样燃料电池车在重载和长途运输车就可以实现产业化。

三、依据工况和电堆适宜的运行条件制定控制策略，确保电池系统的可靠性与耐久性。

燃料电池有三种极化损耗，欧姆极化、扩散极化和电化学极化。要想大幅提升燃料电池堆的比功率，就要依据工况和电堆适宜的运行条件制定控制策略，减少三种极化损耗，确保电池系统的可靠性与耐久性。

三、降低氢气成本

降低氢气成本，主要从两个方面来考虑：一是氢源方面，二是运氢方面。

在氢源方面，氢源现在有三种来源，一是化石燃料制氢，二是工业副产氢制氢，三是可再生能源制氢。

工业副产氢制氢方面，氯碱工业副产氢制氢需要脱除氯，合成氨工业的释放气制氢必须脱除微量的氨，丙烷脱氢丙烯制氢必须脱除烃类。同时，还要发展精准对燃料电池有毒杂质的净化方法，制订标准、规定检测方法和设备。

化石燃料制氢技术比较成熟，成本比较低，但要将二氧化碳封存，不将二氧化碳封存，达不到减排的目的。衣宝廉院士建议，可以利用我国电解水制氢的副产氧、进行煤制氢，将收集产生的二氧化碳注入油井，提高产油率。另外，还可以开发天然气催化裂解制备氧气和固体碳，做到零碳排放。

可再生能源制氢就是利用弃风、弃水和弃光，富裕电量和生物质等进行电解水制氢。目前利用弃风、弃水和弃光等进行电解水制氢可达300万吨。

在运氢方面，长距离输送是氢气成本高的原因。衣宝廉院士建议，可以利用三北地区丰富的水电、风电、太阳能发电，大力发展质子交换膜电解水制氢，送入天然气管网，在需要氢气的地方，当氢浓度大于5%时，可采用膜分离从天然气氢混合物中提取纯氢。当氢浓度低时，可抽取等热值天然气进行重整制氢。在近海地区发展海上风电，电解水制氢，利用氢气管道，输送海港，将氢液化作为商品，也可用列管车送至附近的加氢站。加氢站也可以建立电解水制氢装置和天然气重整制氢装置。

四、创新驱动燃料电池车发展

解决卡脖子技术，实现批量生产，大幅降低燃料电池车的成本，还需要创新驱动来解决燃料电池的技术发展，实现燃料电池乘用车的商业化。

第一，简化电池系统和电堆结构，降低燃料电池发动成本和延长电堆寿命。比如采用薄膜、氢空逆流，去除增湿器。采用阳极水管理，消除局部反极，延长电堆寿命。通过消除扩散层，降低电堆成本。

第二，研发高温膜和抗毒的电催化剂，降低氢气成本。一方面，研发高温膜，使燃料电池在近200度工作，既抗一氧化碳的毒化作用，又有利于燃料电池排热和消除二相流，提高电堆一致性，进而提高工作电流密度和电堆比功率，利用有序化电极应用，大幅度降低Pt用量。另一方面，研发抗毒的阳极电催化剂，让燃料电池能吃粗氢，降低燃料电池的成本，实现乘用车和商用车的商业化。

总结及建议

衣宝廉总结表示，实现燃料电池关键材料和部件的产业化并批量生产，同时提高电堆的比功率就可以大幅度降低燃料电池发动机的成本，进而降低燃料电池车的成本；大力发展可再生能源电解水制备绿氢，采用天然气或纯氢管网输送氢气，加氢站加的氢可降至每公斤30元以下，氢燃料车的运行费用就可以和燃油车竞争；实现氢气压缩机、高压储氢瓶和加氢机等国产化和批量生产，建油、氢、电合建站，就可以大幅度降低加氢站的建设费用。

因此他建议，要坚持自主创新，突破卡脖子技术，实现关键材料与部件的批量生产，大幅度降低燃料电池车、加氢站建设和氢源的成本，尽快实现燃料电池汽车的产业化。