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沈学础院士:氢燃料电池汽车——我国汽车产业的新高峰

氢云链| 2020-11-26 15:31 阅读 3014 评论 0

近日,由上海市科学技术协会、中国(上海)自由贸易试验区临港新片区管理委员会指导,上海市集成电路行业协会主办,全球电子科技媒体集团ASPENCORE和上海集成电路产业投资基金合办的“中国国际汽车电子高峰论坛”在上海金茂君悦大酒店隆重举行。

其中,中国科学院院士,中科院上海技术物理研究所研究员沈学础做了题为“氢燃料电池汽车——我国汽车产业的新高峰”的学术及产业报告。

以下是沈学础院士演讲相关内容节选:

沈学础院士将氢燃料电池汽车称作“我国汽车产业的新高峰”,以及“解决我国能源问题的可靠途径”。

氢燃料电池是直接将化学能变为电能的一类电池。“氢燃料电池发电的电化学原理是,质子交换层氢氧反应。”沈学础给出的上面这两张图片,比较清晰地表征了氢燃料电池发电原理,以及氢燃料电池的结构,包括其中的双极板。

实则自氢气在18世纪被发现,以及1838年德国化学家提出燃料电池的原理至今,又经过不同年代的技术发展,“氢燃料电池在研制成功后,就有各种广泛应用:很多社区、商业大楼、潜水艇都可以做电源。”

而且氢能源具备了储量大、无污染、能量高和氢电互补的重要特性,所以“氢能源可能是人类能源的终极解决方案”——沈学础说,“正因为如此,美国、日本、欧洲和全球很多国家大概10年前就开始关注氢燃料、氢能源,也包括氢燃料电池。我们国家是去年12月11日发布的《国家能源局科技司关于能源技术装备创新支撑能源革命和绿色发展研究等四项课题承担单位公开征集公告》,也开始关注氢能源问题。”

“氢能是很大的产业链,整个产业链涉及到几万亿美元的规模。从上游的制氢,到中游运氢、储氢和注氢,以及下游的应用,这是个相当大的产业。”“我看新闻报道说,上汽公司已经开始小批量量产氢燃料电池汽车了,这表明氢燃料电池已经在路上。”

但沈学础也特别指出,现有结构的氢燃料电池,痛点在于功率密度低、成本高、耐久性低、转换效率低。在沈学础看来,氢燃料电池的突破口在硅极板燃料电池。双极板在燃料电池工作过程中,起到了分配气体、导电、导热、排水等作用,寻找性能优良、成本效益高的双极板新材料和加工方法是燃料电池汽车产业化需要解决的问题。石墨双极板、金属双极板都是其中的方案。

上面这张图是来自海晫科技研究的碳硅基双极板和电堆。“我的学生又对技术做了进一步的改进。”沈学础说,海晫科技就在做新型氢燃料电池的开发和生产,令晶硅极板燃料电池能够获得高性能低成本的“颠覆性优势”。不过其工艺流程与传统技术似乎是有较大差别的。

“这项技术还在路上。如果说要走完全程需要100步的话,他现在大约已经做了10步。”

但总的来说,“在我看来,氢燃料电池汽车是汽车产业的新高峰。”“氢燃料电池、太阳能、新能源,我看到后石油时代正在向我们走来,而且速度一定比我们想象得更快。”

电动化、智能化、网联化是当前提振汽车行业发展信心的最重要趋势:或者说,是汽车电子市场参与者将汽车市场蛋糕做大的方法。从我们近半年观察涉足车企的半导体企业的营收来看,汽车市场遭遇了行业下行期,以及新冠疫情对出行业务的双重打击。但新能源汽车,外加包含智能网联特性的汽车市场却仍旧是增长点。

所以无论是传统车企的转向,还是新晋市场参与者的汽车业务布局,“电子”产业都为汽车市场注入了一剂强心针。虽说中国国际汽车电子高峰论坛无法覆盖整个汽车电子市场,却也让我们管中窥豹地看到了当前最前沿的智能网联电动车,在技术和市场发展上都在飞奔。

来源:上海市集成电路行业协会

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