電堆中膜電極功率密度達(dá)到0.55或0.66，峰值功率密度達(dá)到0.94W，在有氫氣循環(huán)泵存在的情況下，電堆在1.0氫氣計(jì)量比下可以正常工作，電堆排水能力強(qiáng)，可在較低的空氣劑量比下運(yùn)行，極板有效面積56%水冷和64%的空冷，極板沖壓和焊接合格率均達(dá)到100%。非常感謝大家，如果哪位有興趣可以直接聯(lián)系我，謝謝大家。
主持人：感謝齊總的精彩報(bào)告。今年大會(huì)各位專家提出的很多的觀點(diǎn)讓我們非常激動(dòng)，我們之前經(jīng)常看到很多技術(shù)未來(lái)很美好，但具體怎么樣實(shí)現(xiàn)，技術(shù)上存在很多瓶頸，但是今年的活動(dòng)，通過(guò)很多專家的分享，我們看到很多真正的進(jìn)展，能夠落地的，特別是在解決經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)性，解決未來(lái)成本的上面大家做了非常多的工作，再次感謝齊總的精彩報(bào)告。
接下來(lái)有請(qǐng)西北有色社金屬研究院研究員楊喬森教授演講，演講的題目是燃料電池電堆鉑碳催化劑研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)，大家歡迎。
楊喬森：各位專家、各位代表大家好，我是楊喬森，來(lái)自西北有色金屬研究院，我今天和大家分享的題目是燃料電池電堆鉑碳催化劑的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)。
我的報(bào)告分三個(gè)方面，第一部分，向大家介紹一下近幾年科研工作的情況，第二部分向大家詳細(xì)介紹一下燃料電池鉑碳催化劑的研究技術(shù)，第三部分簡(jiǎn)單介紹一下燃料電池未來(lái)催化劑的發(fā)展的方向。
首先介紹一下第一部分的內(nèi)容，鉑碳催化劑是從1983年開始研究，1992年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，2017年實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)值4億，2018年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值5個(gè)億，在2003年我們國(guó)家投入130萬(wàn)開發(fā)鉑碳催化劑，2016年國(guó)家又拿出1200萬(wàn)成立了貴金屬催化劑聯(lián)合研究中心。我在這家單位主要是從事環(huán)境催化劑的研究，我第一個(gè)領(lǐng)域是催化劑加氫催化劑的研究，第二是環(huán)境水處理，廢氣催化劑的研究，第三個(gè)領(lǐng)域就是燃料電池催化劑的研究。
第一個(gè)領(lǐng)域，催化加氫，在化工領(lǐng)域開發(fā)的催化劑目前已經(jīng)全部替代了進(jìn)口產(chǎn)品，已經(jīng)應(yīng)用到一千多家用戶。第二個(gè)領(lǐng)域是我開發(fā)的廢氣廢水處理催化劑，第一個(gè)催化劑是柱狀催化劑，第二是三葉草催化劑，第三是球形，第三是蜂窩催化劑。第三個(gè)領(lǐng)域的工作，就是燃料電池催化劑的研究。我們?cè)诖呋瘎┑难芯恐校覀內(nèi)瞬诺膬?yōu)勢(shì)，我們聘請(qǐng)了四位專家作為我們的技術(shù)指導(dǎo)，第一位是辛勤老師，他是大連物化所。第二是徐杰教授，是大連化物所的首席專家。第三是陳誦英語(yǔ)教授，他是固體催化劑的主編。第四位是吉林大學(xué)催化劑研究所所長(zhǎng)吳通好，對(duì)我們趕超國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品打下了良好基礎(chǔ)。同時(shí)，我們和國(guó)外展開國(guó)際交流，我們參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議有代表性的就是國(guó)際上最高的國(guó)際催化交流大會(huì)，我們提出的一戶一系，一廠一方量身墊支的解決方案得到了國(guó)內(nèi)外專家的認(rèn)可。國(guó)內(nèi)的催化會(huì)議有幾十場(chǎng)，主要有全國(guó)工業(yè)催化劑會(huì)議，還有催化加氫領(lǐng)域的會(huì)議，同時(shí)參加燃料電池催化的會(huì)議，這是我們3月份在成都參加的燃料電池催化的會(huì)議。我們的工作也得到了工信部，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的支持，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督總局工程師張綱對(duì)我們的支持。所有的貴金屬催化劑都是由我主編，有鈀碳和鉑碳等催化劑。還接受了湖南衛(wèi)視的報(bào)道。
國(guó)內(nèi)的鉑碳是2000年國(guó)家淘汰落后生產(chǎn)工藝，2003年國(guó)家撥款130萬(wàn)，由西北有色金屬研究院和浙江工業(yè)大學(xué)完成，浙江工業(yè)大學(xué)是做鈀碳我們是做鉑碳，我們?cè)?005年在藍(lán)德化工廠得到了應(yīng)用，替代了德固賽這個(gè)產(chǎn)品。國(guó)外催化劑的研究是從1875年開始，發(fā)展百余年，誕生了兩家著名的公司。我們的催化劑從1983年開始研究，1992年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在催化劑的研究中，我們?cè)O(shè)備固定床催化劑裝置30套。買了100多萬(wàn)的掃描電鏡，通過(guò)微觀調(diào)控實(shí)現(xiàn)宏觀的效果。
第二部分，燃料電池催化劑的研究。目前環(huán)境污染和能源枯竭這兩大問(wèn)題是環(huán)境領(lǐng)域重要的課題，燃料電池是環(huán)境友好，綜合效率高，得到普遍的應(yīng)用。在美國(guó)時(shí)代周刊把燃料電池列為21實(shí)際高科技之首，我國(guó)在發(fā)展規(guī)劃中，把燃料電池也列為重要的發(fā)展方向，但是燃料電池催化劑有兩個(gè)難點(diǎn)，第一個(gè)就是氫氣制造成本和運(yùn)輸成本，第二就是催化劑的成本過(guò)高，因?yàn)樗捎玫氖倾K的催化劑。燃料電池的發(fā)展歷程是1839年由Grove提出，到2019年，國(guó)外知名公司已經(jīng)將鉑降低到0.2mg/cm2，依然偏高，現(xiàn)在要求降低小于0.1，燃料電池的工作原理我不一一講了。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)包括五大部分，主要還是電堆，電堆里目前進(jìn)口的就是碳子和催化劑。電堆從下面這個(gè)餅狀圖里可以看到，紅色的，53%催化劑占的成本比較大，我們降低催化劑的成本也是急需我們解決的問(wèn)題。評(píng)價(jià)催化劑有四大指標(biāo)，電催化活性，經(jīng)濟(jì)性，穩(wěn)定性，電導(dǎo)性，如果這四個(gè)條件滿足的話，才有應(yīng)用的價(jià)值。在這四個(gè)指標(biāo)里，最重要的就是催化劑使用的壽命，如果一個(gè)沒(méi)有壽命的產(chǎn)品是沒(méi)有應(yīng)用的價(jià)值，我們也做了研究，如果采用鉑黑在400多度，變成了50納米，常溫下鉑黑在半年的時(shí)間就增大到200納米，所以對(duì)催化劑影響非常大，如果把鉑負(fù)載在活性炭上，數(shù)十年不會(huì)發(fā)生變化，我們鉑碳催化劑保存了16年，每年都測(cè)，如果采用鉑碳的話活性是沒(méi)有下降的。催化劑的中毒有兩個(gè)因素，一個(gè)是一氧化碳的勻速，在反應(yīng)中，由于氫氣不斷被消耗而一氧化碳不被消耗，造成一氧化碳濃度過(guò)高。
下面介紹一下國(guó)內(nèi)外鉑碳催化劑整體的研究水平，國(guó)際是達(dá)到0.2毫克，我們國(guó)內(nèi)是0.4毫克，工程單位是0.15，我們國(guó)內(nèi)是0.3，我們距離國(guó)際先進(jìn)水平還是有差距的。作為鉑碳催化劑有國(guó)際上的四大巨頭，英國(guó)的莊信萬(wàn)豐，日本的田中，德國(guó)的巴斯夫，德國(guó)的德固賽，目前我們所有的鉑碳催化劑唯一一個(gè)沒(méi)有替代就是氫能燃料電池催化劑，鉑碳催化劑，我們?cè)瓉?lái)沒(méi)有在這方面沒(méi)有重視，如果把燃料電池的催化劑替代的話，我們就把國(guó)外所有進(jìn)口的催化劑都替代了。國(guó)內(nèi)知名的催化劑廠商和科研結(jié)構(gòu)，有西北有色金屬研究院，因?yàn)槲覀兪菄?guó)內(nèi)第一家做碳的催化劑的，這些企業(yè)里，還有貴研鉑業(yè)，在行業(yè)里也是比較有名的。我們?yōu)槿剂想姵劂K碳催化劑類型提供20%到70%不等，鉑晶粒是2到3，根據(jù)用戶的定制來(lái)做這個(gè)大小。
制備的方法主要是兩大類，一是化學(xué)法，第二是物理法，物理法因?yàn)槌杀颈容^高，目前基本上不用，化學(xué)法里有兩種方法應(yīng)用法，一個(gè)是浸漬還原法，一個(gè)是交替法。在制備催化劑的因素中主要有六個(gè)關(guān)鍵因素，載體性質(zhì)，載體預(yù)處理，浸漬液條件，浸漬熱處理，競(jìng)爭(zhēng)吸附劑，還原條件。我們催化劑開發(fā)從3克放大到30克，再到300克，再到3公斤，我們1V可以生產(chǎn)100公斤，所以燃料電池催化劑我們比較小心，一點(diǎn)一點(diǎn)在放大。鉑碳也是進(jìn)一步在研究，來(lái)蔣定鉑的用量，目前是0.3毫克，如果降到0.1克，工業(yè)化的成本就降下來(lái)了。燃料電池催化劑的細(xì)節(jié)也非常重要，里面有堿的處理和溫度，化學(xué)法與浸漬法和交替法相比，交替法制備的催化劑利用率比較高一些。這些鉑在活性分布情況，有蛋殼型，蛋白型，蛋黃型，均勻型。鉑碳最關(guān)鍵的地方就是活性炭，它表面上有很多的集團(tuán)，我們?cè)谶x擇活性炭的時(shí)候，一定要選擇中孔和大孔，千萬(wàn)不要選微孔，微孔的催化劑的活性非常低，還有催化劑的晶面對(duì)催化劑影響非常大，做到111。微觀主要是用掃描電鏡，可以干差粒徑的大小。
未來(lái)燃料電池催化劑發(fā)展的方向，主要有三個(gè)方向，第一個(gè)方向就是貴金屬催化劑，鐵銅鉑鎳，這是我們目前的研究方向，金二就是非貴金屬催化劑，這個(gè)催化劑的活性與貴金屬相比差距還是比較大的，第三個(gè)方向就是發(fā)展單原子催化，這是我們現(xiàn)在攻克的方向，就是用單鉑來(lái)做。我們?cè)阢K碳方面的工作，我們起草了鉑碳催化劑活性試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，奠定了我們?cè)谶@一行業(yè)的領(lǐng)頭羊地位，目前擁有客戶一千多家，鉑碳催化劑也是我們后面攻克的方向，因?yàn)檫@是唯一沒(méi)有替代進(jìn)口產(chǎn)品的市場(chǎng)。以上的工作，鉑碳催化劑研究獲得了部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)一次，省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)一次，市級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)一次。
我的報(bào)告就這么多，謝謝大家。
主持人：感謝楊教授的精彩報(bào)告，鉑碳催化劑的進(jìn)展情況跟大家做了分享，下面有請(qǐng)中車長(zhǎng)江車輛有限公司冷智裝備分公司總工程師何遠(yuǎn)新演講，題目是液氫鐵路儲(chǔ)運(yùn)裝備研究，大家歡迎。
何遠(yuǎn)新：大家下午好，我們何總今天下午因?yàn)橛惺拢陀晌掖嫠v一下。
