北京氫燃料電池關鍵零部件研發(fā)快步走

　　冬日午后，一輛公交車載著乘客從大興國際氫能示范區(qū)前駛過，車身上的“氫燃料電池客車”字樣格外醒目。

　　這輛氫能公交車，加滿一次氫只需要10多分鐘，續(xù)航里程達400公里。當前，氫能汽車動力系統(tǒng)的關鍵零部件產品，正在大興國際氫能示范區(qū)源源不斷產出。北京市科委、中關村管委會表示，近年來，北京市持續(xù)圍繞氫能、儲能等領域推進底層技術攻關，推動關鍵技術裝備和核心部件研制及示范應用，促進未來能源領域高質量發(fā)展。

　　氫燃料電池“芯片”性能突出

　　厚度只有頭發(fā)絲直徑十分之一的膜材料，是氫燃料電池的核心部件之一——質子交換膜。它相當于氫燃料電池的“芯片”，氫氣經催化分解為質子和電子后，質子穿過薄膜，電子則會繞行輸出電能。

　　“雖然這張膜已經薄至12微米，實際內部又分為3層。兩層能傳導質子的樹脂將超高強度聚四氟乙烯多孔膜夾在中間，這對生產技術要求很高。”清馳科技董事長鄭虓用力拉扯薄膜，它雖輕薄但很強韌，輕易不會破裂。

　　位于大興國際氫能示范區(qū)的清馳科技生產線一塵不染。“我們常說的PM10，就是空氣中直徑10微米的顆粒物，哪怕一個顆粒落下，都可能穿透這張薄膜，后續(xù)使用中就會導致氫氣串漏乃至電堆損壞。”鄭虓說，目前，這張薄膜的關鍵原材料和核心生產工藝已在清馳團隊的努力下實現(xiàn)了全環(huán)節(jié)國產化，產品與國際領先的同類產品性能相當甚至更優(yōu)。

　　在生產線上，厚度微米級的原料跨越40米的距離，完成從原料到產品的變身，目前生產線每年擁有15萬平方米的生產能力。不過，鄭虓和同事并未滿足于此，他們又設定了新目標，通過研發(fā)持續(xù)優(yōu)化質子交換膜的耐久性，進而提升氫燃料電池重型卡車的性能和壽命。未來，這張膜還有望再“瘦身”，厚度減至8微米至10微米，應用到無人機等低空經濟領域。

　　甲醇做燃料實現(xiàn)發(fā)電供熱

　　示范區(qū)內還生產了另外一張膜，它能耐受更高的溫度，工作溫度在120攝氏度至180攝氏度之間。“常見的低溫燃料電池工作溫度在80攝氏度以下，需要使用高純度氫作為燃料。”海得利茲董事長相艷介紹，隨著工作溫度升高，催化劑耐受一氧化碳及雜質氣體的能力極大提升，這意味著甲醇、天然氣等通過重整成為富氫氣體，即純度為70%左右的“粗氫”也能作為燃料，氫氣可以現(xiàn)制現(xiàn)用，避免了高純氫的儲存、運輸環(huán)節(jié)，用氫成本可降低三分之二以上。

　　這樣一來，在沒有市政供電、供暖的環(huán)境中，甲醇就可以讓高溫質子交換膜燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)運行起來，既能發(fā)電又能供熱。近期，在北京城市副中心的臨時工地宿舍內，這套熱電聯(lián)供系統(tǒng)為施工人員帶來了充足電能和融融暖意。僅需一套體積相當于雙開門冰箱大小的系統(tǒng)，就能滿足工地臨時建筑的冬季用電取熱需求。

　　大興龐各莊的西瓜育苗有了氫能助力，即使在寒冬臘月，大棚內也溫暖如春，為小苗提供溫暖的生長環(huán)境。“預計明年，我們就能在市場上吃到有氫能助力的西瓜。它會不會更甜?我也想嘗嘗。”相艷笑著說。

　　氫能汽車已經安全上路

　　目前，氫燃料電池的主要應用場景之一是重型卡車、冷藏車等遠距離、大載重運輸場景。加氫高峰時段，一輛輛氫能卡車在大興海珀爾加氫站門口排隊等候。

　　越來越多的氫能汽車就行駛在我們身邊。氫能汽車動力系統(tǒng)關鍵核心部件，正在示范區(qū)內逐一突破。

　　“現(xiàn)在，我們的質子交換膜已經在一些重卡車輛上應用，這些車輛已投入正常運營，大家日常在路上就有機會見到。”鄭虓自豪地說，一輛49噸的氫能重卡動力系統(tǒng)內，就要應用近25平方米的質子交換膜材料。目前，這些車輛的平均行駛里程達到2萬至3萬公里，車輛狀態(tài)良好。

　　大興國際氫能示范區(qū)的建設與氫能產業(yè)的快速發(fā)展同步邁進。目前，示范區(qū)北區(qū)起步區(qū)已建成投運，為從事氫能相關研究的高精尖企業(yè)提供測試、廠房、辦公空間等服務;南區(qū)一期、二期建設完畢，地上建筑規(guī)模約4.7萬平方米，今年下半年逐步交付客戶，三期國家氫燃料電池汽車質量檢驗檢測中心計劃于2025年上半年建成投用。(記者 劉蘇雅)