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，氫氣可以現制現用，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)