前有燃料发动机，后有纯电动 氢燃料电池核心技术如何突破？
来源：宝鄂实业
2019-03-27 12:56
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近几年新能源汽车成为汽车行业的大热门，各大汽车厂家都在研发新能源汽车；虽说现在新能源汽车在市场的保有量并不算很大，不过随着新能源汽车得到政策的青睐，新能源电池产业也受到重点关注。例如，锂电池深受行业关注，固态电池和燃料电池也以更加优异的性能被寄予厚望，在动力电池领域，可谓路线多元，同步推进。那么，未来是锂电池、固态电池、燃料电池齐头并进，还是氢燃料电池等引领潮流呢？
电池，汽车发动机
氢燃料电池技术是锂电池技术的替代者
以如今的加油站营运为例，燃料电池充能的背后，需要一整套能源生产和运输网络作为支撑。例如，加氢的背后氢气本身的安全问题、加注氢燃料时的安全及操作过程中的安全问题都不是一朝一夕可以解决的事情；通俗的说，加氢站储氢装置应该满足能承受高压、具备在线监测功能、发生危险自动报警、良好的经济性要求。
电池，汽车发动机
早在90年代，还没锂电池的时候，氢燃料电池车就以一种潜力巨大的新能源车的身份进入公众视野；在那段时间里，氢燃料电池车的前途是一片光明，而后的一段时间，氢燃料电池远远没有得到理想的发展。其实没人质疑氢燃料电池乘用车的市场前景。与其他能源相比，氢能具有显著的提取与应用优势，它不仅可以通过传统化石能源提取，还可以通过可再生能源制备，并具有燃热值高、清洁无污染、储运方便等优点。
电池，汽车发动机
氢燃料电池为何一直得不到发展？
燃料电池和我们常规概念里的电池又不一样，因为它不是储能设备，而是发电设备。专业的角度来讲，燃料电池是将燃料所具有的化学能直接转化成电能；例如，氢燃料电池核心是质子交换膜（只能让质子通过），这种膜将氢气分离成质子和电子（两个质子H+和两个电子e-），并让它们走两条路，质子通过质子交换膜与氧气氧化反应成水，流动的电子通过电路形成了电流，可以驱动及电动机或进入电池存储起来；通俗的说，燃料电池发电的最终产物就只有电和水。
电池，汽车发动机
既然燃料电池这么“环保”，是什么限制了其发展呢？燃料电池的核心技术在于——“质子交换膜”；而目前全球能够商业化供应氢燃料电池质子交换膜材料的公司除了美国杜邦之外，就只剩下日本境内的一家公司，但这家公司拒绝对任何国家销售该产品，这就为燃料电池的发展带来了阻碍。
众所周知，燃料电池的动力系统是导致燃料电池车成本增加的主要原因，而且后续的“充能”也是主要问题。一座加氢能力大于200公斤的加氢站建设成本在1000万元以上，如此高昂的建设成本显然是加氢站快速发展的最大障碍。再加上氢燃料电池的催化剂是铂金；要知道铂金全世界产量很低且价格昂贵，大概是黄金的2倍。
回过头来看，加氢站的投资和普通加油站乃至充电站是不可比拟的投入。就算未来氢燃料将成为主流，但是目前的技术问题仍然没有取得关键性的进步，再加上目前的氢燃料需求者并不多。所以如果国内的氢能源想要在未来电池市场分一杯羹，技术问题仍然是当前的急需解决的关键。
记者从中国高科技产业化研究会16日在京举行的科技成果评价会上获悉，中国石墨烯包覆改性锂离子电池正、负极材料技术获得重大突破。经测试，中国科学院金属研究所博士、北京圣盟科技有限公司首席科学家赵金平带领的团队研发的石墨烯包覆技术，能将锂离子电池正极材料比容量提升15%-25%，将循环1000次后的容量保持率提升30%-40%;把负极材料的容量提升40%-45%，将循环1000次后的容量保持率提升35%-50%。
我国锂离子电池技术获新突破，电池能量密度将获极大提升
这意味着，把石墨烯包覆锂离子正、负极材料技术应用到车用动力电池上，有望提升目前三元锂离子电池单体能量密度(约200瓦时/千克)，达到《智能汽车关键技术产业化实施方案》提出的2020年车用动力电池能量密度指标300瓦时/千克的目标。
赵博士团队以独创的“两相界面包覆法”和“液氮冷萃法”分别解决了锂离子正极材料和负极材料的石墨烯包覆的难题，生产出新型锂离子电极材料。其性能已接受国家动力电池创新中心和风帆有限责任公司进一步检测，相关技术已申请数项国家专利，并成功投入规模化试产，为商业化量产奠定了基础
