李成新：燃料電池用先進(jìn)陶瓷涂層的制備與應(yīng)用
圖為西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授/博士生導(dǎo)師/焊接與涂層研究所所長(zhǎng)李成新做主題演講
日前，由中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)、電池中國(guó)網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2021氫能與燃料電池技術(shù)及應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)”在淄博舉行。西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授/博士生導(dǎo)師/焊接與涂層研究所所長(zhǎng) 李成新教授做了題為“燃料電池用先進(jìn)陶瓷涂層的制備與應(yīng)用”的報(bào)告。
以下為報(bào)告實(shí)錄：
李成新：謝謝主持人張雨尊敬的劉寶生各位代表，今天跟大家分享一下，我分享一下對(duì)固體燃料電池的一些以及我們西安交大在這二十多年里做的一些工作。因?yàn)樽蛱焱聿偷臅r(shí)候，很多在講，我們做鋰電池做新能源車，在未來(lái)的時(shí)候能不能做燃料電池，在1910年美國(guó)電動(dòng)汽車保有量33842占比38%，到后來(lái)是太過方便了。后來(lái)中國(guó)是打著環(huán)保開發(fā)鋰電池，其實(shí)現(xiàn)在想鋰電池環(huán)保們，各個(gè)環(huán)節(jié)都不太環(huán)保。
未來(lái)尤其是燃料電池尤其是采用甲醇或者液氨的話，才真真正正解決這個(gè)問題，所以我覺得燃料電池對(duì)人類對(duì)美好生活的需要，必將走向新能源行業(yè)首位這是我個(gè)人的分享。
燃料電池支撐的高效能源系統(tǒng)，后來(lái)燃料電池為支撐的能源一定是國(guó)家的最好的選擇，大家都在講“雙碳”我個(gè)人對(duì)“雙碳”是這樣理解，我怎么解決馬六甲的海峽的問題，而且我們能源是解決了，但是沒解決氫能儲(chǔ)運(yùn)和儲(chǔ)能的問題。
我算了一下以現(xiàn)有的20倍的效率，我國(guó)一半的面積裝上太陽(yáng)能電池的話，硅碳電池板的話，就能滿足全中國(guó)的需求，所以在這個(gè)領(lǐng)域，我把它叫做“即時(shí)太陽(yáng)能”在工業(yè)端的利用途徑，在燃料電池核心的燃料，而且我覺得這個(gè)路線布局哪一個(gè)環(huán)節(jié)，都可以。
其次在這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，可以發(fā)現(xiàn)大部分的企業(yè)，都布局兩個(gè)或者制氫或者儲(chǔ)運(yùn)。為什么因?yàn)檫@一塊技術(shù)壁壘，真正的技術(shù)壁壘這一塊，包括陶瓷端的問題，如果把這塊問題解決，這才是中國(guó)解決氫能問題這是我個(gè)人的理解。
那好我們看一下，為什么做燃料電池所有的學(xué)者，都講高發(fā)電效率，發(fā)電效率確實(shí)很高，但是未來(lái)的太陽(yáng)能根本不值錢，氫氣也不值錢，高發(fā)電效率高這是一個(gè)很重要的重點(diǎn)，但是未來(lái)電池真真正正引領(lǐng)世界是不是高發(fā)電效率，是數(shù)據(jù)，我們到現(xiàn)在中國(guó)人通過內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)，跟國(guó)外相比，我們每個(gè)技術(shù)的力度都非常大，燃料電池更不用說(shuō)，燃料電池想超越國(guó)外非常難，但是我們?nèi)剂想姵乜赡K化，跟這兩個(gè)技術(shù)不一樣。比如說(shuō)我小電池可以模塊化，這是他最大的特點(diǎn)。
給大家看一下，美國(guó)的bloom公司，我非常佩服他的創(chuàng)始人，我們可以做分布式，這是他的最大優(yōu)勢(shì)。我們可以看一下他的發(fā)展歷程，這也是各位企業(yè)家轉(zhuǎn)型的時(shí)候，應(yīng)該遵循的一種發(fā)展路徑，他的發(fā)展模式由中國(guó)遠(yuǎn)見卓實(shí)的企業(yè)家所以有些東西急不起來(lái)，SOFC我們可以看一看，這是我當(dāng)時(shí)自己整的PPT，我總結(jié)幾個(gè)觀點(diǎn)。
第一無(wú)論怎么發(fā)展，PEMFC效率始終低于SOFC，所以從這個(gè)來(lái)講也做不過SOFC甲醇和天然氣都可以，他永遠(yuǎn)不可能。因此，PEMFC很難突破這個(gè)催化劑，我大概估算了一下，如果全球的汽車都采用PEMFC的話，我們?nèi)珖?guó)貨儲(chǔ)量，所以未來(lái)的是高質(zhì)子膜的發(fā)展階段。
所以看國(guó)際上怎么做的，以固態(tài)SOFC分布式供能系統(tǒng)的先行示范，也就是說(shuō)日本的三菱、德國(guó)的宇航中心和西門子等都已經(jīng)做了很好的示范，在等待一個(gè)很好的契機(jī)，西門子其實(shí)沒有做但是他沒有放棄這個(gè)專利，在等待一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。
很多人說(shuō)汽車可以說(shuō)嗎？汽車可以用，我們可以看一看，所以從發(fā)電效率來(lái)講，只有SOFC真正用在汽車上，很多人說(shuō)SOFC不適合汽車，那是以前的SOFC現(xiàn)在可以了，有人說(shuō)為什么不能用？其實(shí)我們內(nèi)燃機(jī)溫度也很高，600度就不是問題，另外啟動(dòng)速度慢，我們SOFC20小時(shí)可以啟動(dòng)起來(lái)，但是由于技術(shù)的發(fā)展，我們金屬SOFC完全可以降到15分鐘，我個(gè)人認(rèn)為是1分鐘以下，成本這一塊我們是根本不是問題，因?yàn)樗挥冒捉稹?/p>
車用SOFC的先行示范，真真正正是引起的，對(duì)于中國(guó)人來(lái)講，我覺得中國(guó)一定要甲醇或者SOFC動(dòng)力源方式，這是我個(gè)人的觀點(diǎn)。我看濰柴有魄力，當(dāng)時(shí)他提了兩件事情，一個(gè)是收購(gòu)的德國(guó)的巴拉德，進(jìn)軍SOFC在重卡車上的應(yīng)用，還有康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)獲得美國(guó)DOE應(yīng)用在車上，燃料電池有很多種，有很多的結(jié)構(gòu)，包括平板的狀態(tài)，還有環(huán)狀的結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)是我們交大做的工作，我們有了什么方法，王院長(zhǎng)用了涂層的裝置，因?yàn)槲覀冞@個(gè)涂層在國(guó)際上還有很多的方式，我們個(gè)人還是做的不錯(cuò)的尤其在電池領(lǐng)域。
在二十多年，我們經(jīng)歷了很多的階段，從低級(jí)的端正，無(wú)論是從層級(jí)以及涂層方式跟美國(guó)通用合作，他們用涂層工藝，這是我們做的一些工作，我們這個(gè)管壯電池主要是分布式的，然后在不同的階段倒看，里面是涂層還有外面的涂層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后我們也做了電力組裝。
以后我們想做面向于大于200千萬(wàn)以上的，我們借鑒了日本的三菱和美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，我們從電池到電堆基本的技術(shù)瓶頸已經(jīng)突破，另外車場(chǎng)也是一個(gè)非常好的方式，我們提出技術(shù)支撐在國(guó)內(nèi)是第一梯隊(duì)。
在這一塊，我們更多是理論層面研究，然后我們做了一些示范，包括電堆這是國(guó)內(nèi)最大的sofc電堆，從學(xué)校的角度我們基本走通。
我們實(shí)驗(yàn)室很多的涂層和實(shí)驗(yàn)室，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)涂層都出于我們實(shí)驗(yàn)室，因?yàn)槲冶旧砭褪菑氖逻@個(gè)工作，而且我的學(xué)生很優(yōu)秀。
我總結(jié)一下，SOC是最高效的發(fā)電電解方式，SOEC將率先發(fā)展，解決不了SOFC問題，就解決不了soec電解問題，這是發(fā)展的必然。
最后寧德時(shí)代，這家公司，當(dāng)時(shí)市值12000億，它是虛高的企業(yè)，但是看到下一個(gè)虛高的企業(yè)，我個(gè)人的判斷是ballard和bloom公這兩家企業(yè)，未來(lái)也希望中國(guó)的一家企業(yè)出來(lái)，如果有可能的可能濰柴比較有可能，他已經(jīng)提前布局。
最后，我和和大家說(shuō)我們學(xué)校很漂亮，所以希望大家可以到西安交大進(jìn)行交流。
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