中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
來自中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員官萬兵發(fā)表了題為"中國高溫燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀與瓶頸及其解決措施"的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
官萬兵：非常感謝中國化學(xué)儲(chǔ)能協(xié)會(huì)舉辦這樣的專場(chǎng)，我給大家匯報(bào)一下我的工作，我一直做高溫料電池，做了十幾年，有些心得和大家匯報(bào)，我們前面也有專家介紹了，后面也有專家介紹。我重點(diǎn)介紹中國的情況以及現(xiàn)狀存在的問題和我個(gè)人的思考。我從以下四部分來介紹我的工作。
氫能和燃料電池就是因?yàn)榄h(huán)境問題，環(huán)境的根源是社會(huì)發(fā)展太快，隨著經(jīng)濟(jì)達(dá)到一定程度，人們對(duì)自然環(huán)境反過來的追求，又有新的追求，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到最高值。實(shí)際上就是變相要求我們對(duì)自然環(huán)節(jié)提出新的需求，自然讓我們發(fā)展新的技術(shù)，從我們來追求青山綠水，我們知道整個(gè)青山綠水在廣東省是做得非常好的，他們特別有前瞻性的布局。30年前開始第一個(gè)商用化的核電站運(yùn)行，可以說是核能給廣東和深圳提供這樣的自然環(huán)境。當(dāng)我們來到深圳，我們發(fā)現(xiàn)這是所有一線大城市里面最好的自然環(huán)境的城市，來到這里非常舒服。要特別感謝中廣核的貢獻(xiàn)。隨著核能發(fā)展的電力過剩，未來怎么辦？全世界都追求氫能，廣東省又走在前面，中國率先開始布局氫能政策的地方。給我們提供了機(jī)會(huì)，我們有沒有可能在未來的幾年重新再進(jìn)入引領(lǐng)氫能社會(huì)。
為什么做燃料電池，特別是高溫燃料電池，因?yàn)樵谖磥淼哪茉?，我們一直提能源互?lián)網(wǎng)，實(shí)際上電氣熱的互聯(lián)互通，唯一日先這種電熱氣互聯(lián)互通的是高溫燃料電池，SO是可以快速響應(yīng)和切換的技術(shù)。高溫燃料電池是通向未來氫能社會(huì)的星光達(dá)到。下面我講一下中國高溫燃料電池的發(fā)展，中國高溫燃料電池的發(fā)展，是80年代左右開始布局、研究，中國做得最早的是四位教授（見PPT），是中國高溫燃料電池的開拓者。經(jīng)過第一代的發(fā)展，給我們一個(gè)起點(diǎn)，實(shí)際上這里面有兩大的方式，一種是學(xué)院派，一種是技術(shù)派，科學(xué)院也有兩類，做學(xué)術(shù)和技術(shù)的。到2000年左右的時(shí)候，我們又開始新生力量來產(chǎn)生。現(xiàn)在清華大學(xué)的韓教授以及寧波材料所2006年引進(jìn)的王教授，還有華中科大李教授都是屬于2000年之后回國開始做的。我們這種年齡應(yīng)該是屬于第三代研究的，但是2000年到2002年之間，2001年前后大量公司開始涌現(xiàn)。這些公司先后涌現(xiàn)，說明中國開始有大量資金或者公司注意到這個(gè)技術(shù)。
下面介紹一下每個(gè)公司的情況，先介紹一下電池方面，電池方面做得比較有特色的，我是介紹有特色的工作，一般的工作大家都比較了解。我們知道電池實(shí)際上最重要的是電池結(jié)構(gòu)的控制，我們傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)就像白點(diǎn)控制，雜亂無章的分布。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)了把圓孔變成直孔的電池結(jié)構(gòu)，可以解決燃料的氣體擴(kuò)散問題，可以解決它的農(nóng)差引起的極化問題，它的電池?cái)U(kuò)散非?？?。效率相對(duì)來說和性能都會(huì)高一些。下面這個(gè)是我們中國科學(xué)院上海硅酸研究所的工作，他們的技術(shù)特點(diǎn)是從電池到電堆到系統(tǒng)都有開發(fā)，他們最大的工作是可以做5000W的發(fā)電系統(tǒng)，這是他們硅酸研究所的。除了燃料電池，我們科學(xué)院還有一個(gè)燃料電池的應(yīng)用，就是電解水制氫，目前國內(nèi)科研單位做得最好的是我們中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所，利用現(xiàn)有的電池開展包括電堆開展電解水制氫，做到5000W幾千個(gè)小時(shí)的示范，他們開展百千瓦級(jí)的試運(yùn)行。也可以做移動(dòng)式的加氫站，SO是做移動(dòng)式的電解水來進(jìn)行加氫。
在公司里面，實(shí)際上也有幾個(gè)典型的代表，簡(jiǎn)單介紹一下：一是清華大學(xué)韓教授開的公司，大家可以看到，他們有一些產(chǎn)品，比如密封玻璃、電極材料、電池、電堆和配套測(cè)試等，網(wǎng)上都可以看到。因?yàn)轫n老師是中國SO界的代表，除了做這個(gè)項(xiàng)目本身公司之外，他也承擔(dān)了一些國家的項(xiàng)目，利用國家的項(xiàng)目組織了一些隊(duì)伍進(jìn)行示范。比如晉煤集團(tuán)在上海的迪斯尼做了大功率的示范。我們成立了兩個(gè)專委會(huì)。二是華中科技大學(xué)李?。ㄒ簦┙淌诖?，他們成立華科福賽新能源有限責(zé)任公司，他們也有材料到電池到系統(tǒng)，壽命，千瓦級(jí)有幾千小時(shí)的測(cè)試，電池有四五千小時(shí)，是中國測(cè)得比較長(zhǎng)的。
這是潮州三環(huán)買斷了一個(gè)公司的產(chǎn)權(quán)，在中國進(jìn)行復(fù)制，快速提升中國燃料電池的水平，目前他們的電池、電堆和系統(tǒng)都做得很好，出口到德國國外。我們可以看到和歐洲的技術(shù)幾乎一樣，這個(gè)產(chǎn)品上過中央電視臺(tái)，中國具備燃料電池系統(tǒng)小型開發(fā)的能力。研究所和公司不一樣的地方，我們做技術(shù)開發(fā)，剛才也有老師提到，從2006年到2014年，我們團(tuán)隊(duì)經(jīng)過8年的發(fā)展，是國家科技部的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，應(yīng)該說是每年能進(jìn)入科技部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，對(duì)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力非常認(rèn)可。最多的時(shí)候有一百多人，2014年就成立了寧波的那家公司，累計(jì)投入上億元，SO需要大量投入才能真正做到系統(tǒng)示范，有感興趣的公司也要做好心理準(zhǔn)備，需要以億為單位的。經(jīng)過這么多年的發(fā)展，也有電池到系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，為公司的發(fā)展，未來的發(fā)展做了很好的鋪墊。雖然說中國在SO里面取得一些進(jìn)步，但實(shí)際上與國際上的先進(jìn)水平依然有差距，包括剛才周老師講的美國情況，美國的那些公司原來了解比較少，周老師介紹之后更加清晰。大家可以看到，BE馬上要上市，進(jìn)入盈利就可以上市，這一定是高溫燃料電池投資的風(fēng)口。包括日本進(jìn)入規(guī)?；奸_始規(guī)?；痉?，250萬千瓦的系統(tǒng)。SO除了大的，還可以做小的，特別是車，比如我們這個(gè)車，日本開發(fā)的增程式車，中國濰柴動(dòng)力做發(fā)動(dòng)機(jī)的，他們專門出資四千萬歐元購買了一個(gè)公司的20%股權(quán)，把那套技術(shù)引進(jìn)到中國，我相信對(duì)中國高溫燃料電池是很大的推動(dòng)。同時(shí)對(duì)車也會(huì)產(chǎn)生技術(shù)上的進(jìn)步。
大功率電池能做成關(guān)鍵的因素，共性關(guān)鍵因素，我們要思考這個(gè)問題。中國研究了幾十年，但是跟國外的差距那么大，原因在哪里？其實(shí)這里面涉及到一些關(guān)鍵的共性，我們發(fā)現(xiàn)他們的結(jié)構(gòu)比較對(duì)稱，它有技術(shù)訣竅在里面。中國特別有意思的是中國都在做不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。不對(duì)稱結(jié)構(gòu)引起一些問題，一些基本問題沒有辦法克服，特別是材料熱膨脹系數(shù)不同，沒有辦法從原理上存在，第二個(gè)是抗氧化還原能力，也就是說當(dāng)運(yùn)行這種電池，一定要保持非常好的保護(hù)環(huán)境，一旦出現(xiàn)不好的，可能就會(huì)死掉了。第三個(gè)是熱引起的高溫蠕變，我們要把它做成金屬材料選擇非常強(qiáng)壯。一個(gè)做不好，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的失效。我們希望有分工來推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，美國、日本做得很好，值得中國借鑒。還有一個(gè)原因是凡是把系統(tǒng)運(yùn)行得非常好的都是有很好的團(tuán)隊(duì)來做高效仿真。
借這個(gè)機(jī)會(huì)介紹一下SO的仿真團(tuán)隊(duì)，潮州三環(huán)把系統(tǒng)開發(fā)這么好，能上中央電視臺(tái)，能出口到德國、歐洲，他們有一支仿真設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)在背后支撐他們，中國SO科研里面恰恰缺失這塊。哈工大深圳本土有一支這樣的團(tuán)隊(duì)來做這樣的事，而且他們的力量非常強(qiáng)。他們有國家千人、杰青，對(duì)深圳市或者中國的SO推動(dòng)都是很好的。
整個(gè)SO實(shí)際上就是三種應(yīng)用的途徑，一個(gè)是分布式，以美國BE為代表。二是CHP，以日本為代表。三是車，兩個(gè)和日本有關(guān)系。日本人做事有時(shí)候就是小，但是可以做得很好。
中國應(yīng)該怎么辦？實(shí)際上有兩個(gè)路可以參考，一是美國的路，大功率的。二是小型的車，增程器。車在這塊，濰柴動(dòng)力走在前面，買斷了國外的技術(shù)，我相信在中國3-5年內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)會(huì)很快推動(dòng)起來。未來最大的市場(chǎng)還是在分布式的儲(chǔ)能，就是利用SO來進(jìn)行從電到氣的轉(zhuǎn)換。面對(duì)這樣的大功率市場(chǎng)應(yīng)該怎么辦？有兩條路，一個(gè)是電解質(zhì)支撐的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，我們做了十幾年以后就考慮了現(xiàn)在存在的問題以后，材料所根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，我們就提出了自己的技術(shù)，我們稱之為“對(duì)稱雙陰極結(jié)構(gòu)”，原來一片電池是一半，現(xiàn)在用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性原理，把兩塊變成一塊，中間通氣。從仿真的角度，也就是說設(shè)計(jì)的角度，從理論上來看是不是可行。從目前來看，理論上來證明了仿真結(jié)構(gòu)，從理論上是比較可靠的結(jié)構(gòu)。這就保證了它長(zhǎng)壽命運(yùn)行的基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)室可以做到600平方厘米，這是為了滿足未來大功率的需求。包括批量化都可以把技術(shù)路線打通。整個(gè)材料所的目標(biāo)就是圍繞分布式，我們希望通過7-8年時(shí)間，在2025年和現(xiàn)有的有需求的公司去共同推動(dòng)，建立中國的分布式電站的建設(shè)，包括希望一步一步達(dá)到這樣的需求，接近歐美的先進(jìn)技術(shù)。我們知道有些技術(shù)是買不到的，BE的技術(shù)不會(huì)賣給中國，我們必須開放自主創(chuàng)新的技術(shù)。
最后介紹一下我們的團(tuán)隊(duì)，目前人員比較年輕，但是我們有十幾年的經(jīng)驗(yàn)，我們的實(shí)驗(yàn)室不是特別大，基本上能夠讓我們開發(fā)出屬于自己的東西。我們也歡迎有興趣的企業(yè)、人員和我們交流合作。謝謝！
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
