2019世界新能源汽車大會于7月1至3日在海南博鰲盛大召開，設置的九個分會場，深入探討新能源汽車在技術創新、安全、充換電及基礎設施建設等領域的發展趨勢，以及自動駕駛與城市交通電動化轉型等諸多領域的熱門話題。
其中，7月3日召開的氫能及燃料電池技術創新主題峰會重點聚焦從氫能供給、燃料電池到燃料電池汽車應用等全產業鏈的技術發展趨勢，深入探討了氫能與可再生能源融合技術及未來真正實現氫能與燃料電池汽車全產業鏈綠色、低碳、零排放的途徑。
會議第一個報告請到了中國科學院大連化學物理研究所研究員、中國工程院院士衣寶廉院士。
衣院士是燃料電池發動機專家，是我們國家在燃料電池這個領域的領軍專家。長期以來一直從事化學能與電能的相互轉化研究與工程開發。
2001年創建了大連新源動力有限公司，推進燃料電池產業化。今天衣院士給我們帶來的題目是《提高車用燃料電池可靠性和耐久性》，有請衣院士。
下面是演講實錄：
衣寶廉：各位嘉賓，各位同行，上午好，我今天報告的題目是《提高車用燃料電池的可靠性和耐久性》。分兩部分，第一部分介紹中國燃料電池的現狀，第二部分講可靠性和耐久性。
燃料電池與鋰電池一樣，是按電化學原理發電的，工作按內燃機方式運行，能量儲存在氫罐當中，比較安全，電池不會爆炸也不會著火，只要電池里面出問題時，把氫氣切斷就可以。
跟燃油車相比，用燃料電池代替內燃機，油箱由氫瓶替代，好處就是排出的是水。適合重載和遠程車。
就體積而言，現在國際上達到了4缸內燃機水平，有的好的達到了6缸，每立升3千瓦，壽命最長達到25000小時。Pt用量還是比較大的問題，國際上達到0.2g/kW，希望達到0.1g/kW。國內比較高，在0.3-0.4g/kW。
我們2008年北京奧運會23輛，2009年16輛到加州，2010年有一輛大巴參加新加坡的世青會，2010年196輛，參加上海世博會示范運行。上汽為了考察電動車對環境的適應性又搞了一個創新征程，燃料電池車在西藏也能開，就是速度慢一點。
中國成立了氫能聯盟，剛剛發布了白皮書，里面包括了很多央企。2018年國家支出8億多支持和燃料電池車有關的研究，最大的兩筆一個是新源動力拿到的，做電堆的，一個是濰柴拿到的，做發動機的。
國內有4000輛左右燃料電池汽車在示范運行，這是我們國家發表的公告數。大部分功率在30kW-60kW之間。現在國內的成本大概是1：1，就是發動機的輔助系統和電堆大概是1：1，現在電堆也開始下降，我們過去裝車的電堆體積比功率都是每立升2kW，現在已經提升到3kW，系統成本也大幅度下降，一臺空壓機就是4萬塊左右。國內40多個省市先后發布氫能計劃，典型的還是上海市，上海大通FCV80已經開始公開銷售，每輛30萬。榮威950可以做到-30℃啟動，也可以銷售了。
億華通是電池系統做得最好的單位。宇通是大巴車做得比較好的單位，兩家的大巴車在張家口進行示范運行，證明燃料電池在冬天運行非常合適，因為它的余熱可以給車取暖。燃料電池在冬天運行是非常成功的，這是張家口示范運行證明的。國鴻可以做出30kW到100kW的電堆。云浮也裝了燃料電池的有軌電車。
通過十幾年的工作，不但有了產品也形成了隊伍。這是大連化物所做的3kw/L的電堆，新源動力生產的額定功率75kW，峰值功率85kW，體積比功率達到每立升3.4千瓦。
我們萬部長前年在長春的科協年會上說，我們的燃料電池在壽命、可靠性、適用性基本達到車輛使用要求，中國初步掌握了相關核心技術，基本建立了具有自主知識產權燃料電池動力系統技術平臺，未來要加強協同創新，加快氫燃料電池全面發展。
我們掌握了燃料電池的核心技術，進行了大量的示范運行，累積了經驗，具備大規模示范運行的條件。
下面我講第二方面問題。第一個是工況問題，電流波動、電壓波動、溫度濕度波動、壓力波動造成電堆壽命的縮短，為了解決這一快速加載問題，我們由萬鋼部長等提出搞電電混合。
第二個是限制高電壓，特別是啟動停車電壓更高。高電壓會導致碳氧化，進而鉑會有流失，抑制高電壓是延長燃料電池壽命的主要問題。啟動停車形成氫空界面。
我們學生做了實驗，最有效的辦法是放電，放電以后基本消除啟動循環的影響，這是新源動力做結果，如果說不解決啟動停車的高電壓問題，那么每個循環大概每節電池要降低0.37毫伏，采用了我們自己制定的程序，幾乎60次循環沒有衰減。這是燃料電池衰減的很主要問題。控制電壓低于0.85V，電池就基本上沒有高電壓導致的衰減。
還有一個，就是燃料電池的低溫啟停問題，這也是影響燃料電池大量推廣應用的問題。有三個關鍵點。
第一點，在燃料電池內有三種水，在冬天燃料電池停車要吹走自由水，再在零度以下儲存電池，就不會破壞電極結構和膜的結構。第二點是做到-20℃以上可以靠一定的加載程序自啟動，不需要外部能源。第三點，在-20℃到-40℃間，可以通過氫泵，把氫泵到氧電極側，跟氧反應，也可以把氫混到進入電堆的空氣中，氫與氧氣反應。從-20℃到-40℃要實現啟動，還是要有一定能耗的，光靠一定程序啟動就啟動不起來。在這個過程中配上豐田車載MEA水含量在線監控。
第三個方面，電堆陽極水管理，一定要把氫氣循環起來，防止氫電極表面積水，燃料電池堆壽命可以提升上千小時。
在發展中國家空氣當中的硫化物比較多，特別是北方，冬天取暖的時候，氫氣當中也可能有微量的硫化氫，一定要凈化掉氫氣中的硫化氫、空氣當中的二氧化硫，硫化物對電池是一個累積性的毒化作用，中毒以后采用電位脈沖掃描辦法恢復，但是這種恢復是恢復不到原先的水平，因為在脈沖電位掃描的時候碳也要氧化一部分，有一定催化劑要流失。
我們購買的德國燃料電池車做示范運行，原本說能做3年，結果3個月就垮了，他們后來說電池衰減和北京大氣中二氧化硫含量是一致的。
二氧化氮、二氧化硫同時存在的時候，二氧化氮可以減輕二氧化硫毒化作用。可以用開路法和電壓脈沖發活化。我們現在研發用電化學方法，把二氧化硫氧化成三氧化硫。
還有電池安全問題，氫安全問題、電安全問題過去一直在提。我們需要建立燃料電池堆在運行時的健康指標，防止燃料電池突然停車。實際燃料電池在這方面比鋰電池簡單得多，因為燃料電池堆要出事情都是氫氧互混，一般我們的操作都是氫氣壓力高于空氣壓力，所以只要在空氣出口加一個氫氣傳感器就可以了，就能表明電堆健康狀態。
氫氣濃度低于千分之五的時候我認為是正常的，如果高于千分之五，電堆就是要檢修了，就要用黃燈顯示。對電堆來說，這一個指標基本可以表征電堆的安全性，燃料電池在車上的安全狀態有漏電、漏氫一系列事情，但是對于電堆的狀況，完全可以用空氣當中的氫含量表征。
還有一個問題正在研究解決，就是突然撞車，現在都是一個堆，比如豐田，一個堆都是200多伏直流，如果兩個母線碰到車的底板，特別是正極母線，乘客就有被電死的可能，怎么樣在撞車的瞬間把燃料電池電壓降到安全電壓以內，笨的辦法帶一個氮氣瓶，最好的方法還是放電，但是放電容易損害電堆，我們還在做實驗研究，最后從標委會定一個方法，在我們國家燃料電池車上應用，盡管撞車的可能性很小，就算撞車正極母線掉到車地板的機率更小，但是我們也要搞。
最后建議是完善發動機產業鏈，建立關鍵材料的生產線和關鍵部件如空壓機的生產線。提高電堆的工作電流密度，提高電堆的體積和重量比功率。深入研發電堆衰減機理，開發抗腐蝕、穩定的新材料，大幅度提升發動機可靠性和耐久性。
謝謝大家。
