HIDIS 2020 |上海捷氢科技有限公司总经理卢兵兵：上汽对燃料电池战略已有清晰规划

2020年10月15日，2020 氢能产业发展创新峰会在山东省济南市召开。本次峰会由中国电动汽车百人会、Hydrogen Council（国际氢能委员会）和山东省工业和信息化厅主办，以“引领氢能示范应用·推进黄河流域高质量发展”为主题，主要围绕“氢能应用场景与商业化路径”、“关键技术、标准与安全”和“面向未来的氢能供应体系”等三个方面进行深入探讨。 在本次峰会中，上海捷氢科技有限公司总经理卢兵兵发表了题为《燃料电池产业中的技术创新和应用》的精彩演讲。

上海捷氢科技有限公司总经理卢兵兵

1、未来两到三年内，燃料电池材料或将会有新突破。率先突破的会是催化剂，再是质子交换膜，再是气体交换层。其认为催化剂一年内，质子交换膜两年内，气体交换层三年内，到那时就可以实现燃料电池电堆的成本下降。

以下内容为现场演讲实录：

我今天讲的题目是《燃料电池产业中的技术创新和应用》，有三方面内容。一个是为什么要大力发展氢能产业，另一方面看产业化发展之路，第三看产业发展过程中关键的瓶颈在哪里？

为什么要发展氢能战略，大家都知道整个人类文明的发展，历史的发展其实就是一个能源发展史，从这张图里面大家清晰地看到，整个能源发展有两个非常清晰的特点。第一个特点能源的密度不断提高，从我们柴火时期、煤炭、石油、氢能大家可以看到，它单位重量的能源密度不断地减少，还有一个体量这是一个不断去碳从轻的过程。从柴火时期的到煤炭的2：1，到石油1：2左右，而真正到氢能社会的话没有碳，真正进入无氢时代。

同时，为什么氢气在整个能源结构里面有那么重要的作用？大家从左边图里面可以看到，橙色的圈是化石能源体系，当中的蓝的圈是一个氢能的能源体系，红色的圈是电能，其实氢气在这个过程中起到非常好的转化媒介作用。我们可以通过化石能源把它转化成氢气，氢气需要的时候把它转化成电源，所以说氢气有几个特点，低碳、高效、清洁。正是因为它的特点，可以说氢气在未来能源结构上占有非常的一席之地，同时它也可以在交通、建筑等领域广泛应用。

同时今天上午看到，2050年整个中国的氢能的愿景以及整个世界氢能的愿景。2050年今天早上说到了2.5万亿每斤的产值，所以说这一块产业链的想象空间，以及可能增长的情景是非常可观的。

再讲一下，目前全国其实对氢气整个的氢能产业的利用，也是不断地在强化，尤其是从今年，大家可以看出来，今年四月份整个四部委，整个氢能产业的征求意见稿，也包括9月底以奖待补的政策，所以这些政策的逐步清晰，给整个行业带来非常清晰的信号，也就是所有的相关方都在这个政策下面，大家会充分运用好这个政策。第二也希望如政策里面所期望的，通过四年的时间，大家把产业链从零部件端、整车端，包括上午谈的加氢站的各个环节制氢等等环节都可以达到商业化运作的规模。

同时燃料电池以及氢能这个产业链，又是一个上下游紧密联动，同时又是上下游范围很广的这么一个产业。上游可以看到，这里面制储、运加整个环节，同时大家看到加氢站2030年建一千多座加氢站，这也是一个庞大的产业机会。

同时，整个燃料电池早上也讲了燃料电池应用很广，大家可以很自然地去想，燃料电池把氢能和氢气形成水、微光的电子变成电流，其实只要有电的地方，将来都有燃料电池整个系统的利用的可能性和空间。所以怎么样把安全、高质、利用好氢能，未来整个下游的运用面非常广泛。后面涉及到所应用的场景，硬件的成本和氢气的成本。同时单从这一块，在座的各位也参与很多。一个就是燃料电池相关的零部件，一个就是燃料电池电堆和燃料电池系统。

我再讲一下产业化道路。上汽是国内应该说是唯一一家提出来三条新能源技术路线齐头并进的集团。大家一家是FCV等三款电源，我们是既推动了燃料电池的整车也推动了燃料电池乘用车，也推动了燃料电池商用车。所以目前我们已经生产的车子，V80的在整个9个城市大概有500辆车子，也是2019年抚顺商业化运营的第一批车子，乘用车目前全国销售50台左右。同时2018年我们生产的燃料电池大巴参加了在上海UNDP示范运行，目前这个车子大概92%-94%的出勤率。

通过这么多的积累，上汽把燃料电池相关的能源、技术、项目、知识产权全部注入到捷氢科技，通过20年的发展，在研发、技术、专利、标准、市场也有一些的积累。整个燃料电池各家整车厂，燃料电池系统公司其实都是一个从粗到细的一个过程。一开始我买了一个系统，后来发现对整个系统提出更高的要求，我需要对系统进行优化那样从我从装车到系统优化。到了系统最关键的零部件就是电堆，我也要对电堆进行自己的研发、设计、生产、检测。有的电堆以后会发现，电堆里面最主要的零部件是膜电极和双极板，怎么样掌握这里面的核心技术，降低电堆的成本，那么又要研发膜电极。我们现在捷氢开始从膜电极到电堆，到电堆再到系统应用，所以这么一个过程走下来，我们实现低成本、高可靠、高功率的整个燃料电池整个系统。

同时大家也可以看到在媒体上看到，9月13日上汽集团发布了我们上汽集团《燃料电池战略》比较清晰地概括为四个字，十百千万，十就是指十四五期间十台整车，百就是希望市值超过一百亿的市值，千就是指燃料电池电堆系统和整车直接研发人员超过一千人，万就是到十四五末我们整车的运用累计可以超过一万辆整车。

当初2018年6月份，那时候李总理看过米勒这个车子，也促进了燃料电池商业化的步伐，所以单独成立了捷氢科技，所以我们是2018年6月27日成立，我们上汽把燃料电池积累全部注入到捷氢科技，这里面也包括整车企业，还有一些相关零部件企业，还有一批从高校招聘的人员。

从这些可以看出来有一个很清晰的特点，一研发人员很高我们占到2/3，学历很高，我们研发人员研究生学历占到82%，我们也是有非常好的产品规划，我们的产品规划本着运用一代、开发一代、规划一代不断提升产品竞争力以及降低产品的成本。所以我们第四代的燃料电池电堆，就相对于内燃机的阿尔法样在2020年第四季度可以量产400堆，同时对500对进行预言有一些新出的技术和架构问题，已经在布置和解决当中。

刚才讲了，我们希望通过有一个清晰的规划和流程，来保证我们生产、销售整个产品是按照严格的测规级的体系和流程出来，同时通过我们产品研发流程，HPDP氢驱动系统的开发流程，我们在产品的不同阶段，定义好九个节点一每个节点有每个节点有交付物，进行统一的评审，达到要求要往前，确保我们公司推出的东西符合车规级的质量要求。

同时很多技术将来要用到，但现在还没有成熟怎么办？我们通过技术预言流程对先期的技术架构进行预言确保我将来的技术领先性和技术进步。

大家都知道，一辆整车的开发追随着整车的需求和性能，先是从整车一级，系统一级零部件一级，材料一级自上一级提要求。再就是整个研发从材料开始研发，从材料、研发，我先做整车级的测试，就举一个最简单的例子，零部件首先要做低温测试，我系统也在低温仓里测试，再到整车测试，所以这些过程大家非常出席，所以正是由于这个过程，从这个图可以非常清晰地看出来，等于是这边提要求这边满足。

生产的时候先右边，逐步逐步之后往左边推，这是整个燃料电池系统情况，这边是电堆，后面是整个最核心的双极板和膜电极，这里面最重要的是电堆里面同时是技术的主导，电堆里面70%的膜电极里面，20%在双极板，我们再把这个零件整个算法组合好之后形成系统，我们整个加工深度比较深，那我也可以主导好自己的产品和技术质量，同时又可以比较好的控制成本。

再讲一下现在这个产品的情况，这是今年8月24日在嘉定发了整个情况，这个电堆是具备自主技术产权，无外增湿的膜电极水平横设计，超膜金属板的结构设计，超薄质子交换膜应用，还有超低铂金载量，还有零下30度的低温启动，还有保护等级、耐久性一万个小时，这些所有的基本参数和国际上巨头也基本处于同一水平。

不可否认他们也在进步，他们也在推出新的产品，他们推出新的产品比现在的等级要高，对于我们来讲我们的产品比这个高很多，才能追赶世界电极巨头。

总的来说，我们是58个一级零部件，全部实现100%国产化。这里面要保证整个技术和质量的管控的话，既要有好的整个流程保证，同时又有很好的测试方法，整个的测试措施，另外是好的产品和技术的应用。主要就是双极板和膜电极。

另外，我们对整个300电堆进行了实验室1：1的测试，现在我们整个测试已经超过了7020小时，总共10470个循环工矿，启停次数898次，加载次数141.4万次，降载次数136.0万，总费用超过2千万。这是整个电堆的衰减的曲线，当中右边的那个图是我们采用的加载的工况，每个循环都是严格按照这个工况进行动态加载的。

那燃料电池整个发展，我们还有哪些瓶颈？从这张图上大家看的非常清楚，燃料电池分成三大分系统，电堆、辅助系统、以及储氢系统。储氢系统，里面最核心的是空压机，空压机里面的是空气轴承。而电堆里面又是膜电极和双极板，通过我们国内的努力，电池里面的产品到今年年底都有能力实现量产和国产化，真正现在突破的是质子交换膜、电催化剂、碳纸。另外储氢里面，3氢瓶我知道有两三家在合作，主要是碳纤维突破，现在碳纤维还是靠进口。

另外我们高压的阀健的国产化，现在整车轿车的话，发动机+变速箱就几千块钱，这里面规模小，国内还没有突破，导致价格极高，我认为阀件的国产化也是非常重要。

后面我会根据质子交换膜、碳纸等说一下，从这里面膜电极里面催化剂占30%，质子交换膜占27%，扩散层占29%，目前这是国际上主要的这些客户以及各个关键材料的供应商情况，可喜的是国内像催化剂很多公司也在研发，也包括陈总站在后面，他们也有所突破。现在整个初始测试有所不同，质子交换膜东岳也在突破，大概12微米的质子交换膜也基本具备扩散条件，所以现在大家都意识到整个材料的重要性，以及整个材料在燃料电池领域里面存在巨大的机会，大家纷纷进入。我个人认为，我想是两到三年内，这些材料应该突破。率先突破的会是催化剂，再是质子交换膜，再是气体交换层，我乐观的认为催化剂一年内，质子交换膜两年内，气体交换层三年内，到那个时候就可以实现燃料电池电堆的成本下降。

再谈到质子交换膜大家在左边的图中可以看到，质子交换膜关键的是质子通过的效率，以及透水性。那样的话，从这边可以看出来有几个特点就是？

第一，它的厚度越来越弱，就是从本来的50微米左右，现在到20、10、现在第四代已经到8微米左右。同时它的耐久性，现在通过一代代的迭代，耐久性也在不断提高。右边也列出了质子交换膜，它现在所需要达到的很多关键的性能。

这个是催化剂。催化剂这里面有几个关键点。第一每千瓦所需要的催化剂的量，也就意味着催化剂自身的活性。第二催化剂在不同批量的生产一致性，均一性。

第三整个催化剂所需要的耐久性，因为耐久性其实催化剂活性的降低，怎么样确保催化剂的整个在长时间使用后活性的长期的保持，这是大家共同研究的方向。目前我们也在上游和国内的供应商共同努力，看看尽快突破催化剂的国产化应用。

再讲到碳纸，大家知道气体扩散层，在碳纸上处理后，它的核心核能像导气性、排水、导热、机械性等，目前也和几家供应商在合作，今年早上大家看到那个图2030年是一个拐点，2035年是一个规模应用的开始。要做到这些拐点，必须解决这些所有材料的国产化问题，如果解决不了国产化问题拐点不可能到来。

还有一个未来整个氢能利用氢气成本也是最重要的，那样的话，氢气如果成本降下来的话，制氢里面除了尾气氢气之外的话，不可避免地离不开电解水，这个是非常巨大的商机和潜力。

所以我们愿意和国内外参与者共同努力，来推动整个燃料电池相关国产化，大家共同来推动整个燃料电池整个产业发展。

谢谢大家！。

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）