【电动汽车百人会】​上海交大张永明： 质子交换膜燃料电池核心技术研发

1月20-21日，中国电动汽车百人会论坛（2018）在北京钓鱼台国宾馆召开，上海交通大学特聘教授张永明发表了主题演讲，演讲内容如下：

上海交通大学特聘教授张永明

各位领导、各位嘉宾，上午好！我聚焦燃料电池电堆部件——全氟质子交换膜。有了质子交换膜，才有燃料电池以后的系统和发动机。

尾气污染途径。

汽车尾气是影响生活最大的祸根。我们做的事情非常有意义，过去有很好的环境，现在被汽车工业污染到现在的状况，没有办法生存。电动车，燃料电池电动汽车是必然的发展方向。从化学工作人员角度：“尾气里有多毒的东西？”“我把自己关在车库里没有熬过一分钟”。因此，不解决尾气，没有办法过美好生活。

质子交换膜燃料电池核心技术。

燃料电池关键在于部件与系统，如果把部件做好，很多做系统的专家技术人员完全可以做出很好的系统。目前的关键问题是没有把部件做好。质子交换膜燃料电池，中间黄色的是质子交换膜，两边是催化层，两边灰色是扩散层，再往外是双极板。如果把它们都做好，能够集成很好的电堆。像一代材料、一代能源、一代装备一样，材料是核心，也是出发点。

燃料电池质子交换膜的来历。

从材料角度，质子交换膜是材料的一种，材料分无机金属材料和高分子材料。高分子材料有聚乙烯普通的高分子材料，后来发展更高性能含硅材料，再后来是含氟的材料。不得不回顾杜邦公司做的工作，PTFE是杜邦公司1938年发明的。PTFE是高分子，它形成的材料非常稳定。难能可贵的是杜邦的科学家把磺酸根引入PTFE炼厂，形成聚合物，这也是质子交换膜的发展缘由。现在都是在此基础上发展成为各种结构，但末端一定是磺酸根的结构。Nafion流行了很长时间，可惜杜邦公司没有下多少功夫。

东岳燃料电池质子交换膜的研发过程。

为什么质子交换膜我们一家做？因为，研究太难、路线长、耗时长。2003年至今，做15年，不赚一分钱，还赔钱。如果不是后面集团公司的支持，工作不可能持续。我们从萤石矿与盐矿开始做，最后做到膜。国际上有很多公司也在做，但它们是在某一个起点做，有的从聚合物开始做。我们从最开始研究一步一步做，我国将来用膜也有底气。我们有成本的底气，也有高性能的底气。为膜做的原材料装置，都是实实在在的工业装置，而不是实验室做的小东西拿出来测试，性能非常好。所有后面的性能都是基于工业规模的技术。前几年李克强总理专门到实验室询问，前年开会时他问我“膜做的怎样?”，他非常关心这项技术的发展，对我们是很大的鼓舞。

这是全氟质子交换膜的曲线，我们与奔驰公司合作。目前市面上DF260有两代新膜，其中2.0代膜的电流密度可以到6.5，但这没有体现寿命，而清华大学李教授提到有关寿命的问题。2007年至今，我们与奔驰公司合作十年，了解全过程。根据汽车公司的要求，六千小时就能满足要求。我们也询问过他们“膜做完六千小时完好无损，是不是可以往后做？”，它们说没有必要。所以，国内外考核标准与方法需要进行交流。性能质量达标的牌子是它们颁发，全球只有两块，美国戈尔公司和我们。有了评价工作，我们对前面工作基本满意。

涉足燃料电池质子膜研发工作的有很多，前面有国际大公司，东岳未来氢能材料公司也在做。目前，能够达到汽车公司要求的是戈尔公司和我们，我们会与国际同行一道，继续推动燃料电池关键材料的发展。日本功率密度将达到六千瓦、八千瓦，不知道能不能到八千瓦，但目前四千瓦的膜已经做好准备。

谢谢大家！

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