氢听剧场:张锐明——能源安全与氢能创新

发表时间:2019-11-01 11:37


“氢听剧场”是佛山国际氢能展极具特色的活动之一,已连续举办两届,是多位行业技术专家以演讲、论道的形式,共同分享氢能行业前沿技术理念及实战干货,并进行产品发布。
以下分享10月27日下午的精彩演讲!

演讲嘉宾

博士/执行院长

Executive Director

广东省武理工氢能产业技术研究院

Guangdong Hydrogen Energy Institute of WHUT

张锐明

RUIMING ZHANG

演讲主题

能源安全与氢能创新

Energy Security and Hydrogen Energy Innovation

主持人:各位专家、领导、各位嘉宾,今天下午我们是氢能与基础设施的氢听剧场,今天我们会邀请全国各地在氢能源安全、氢气的储存运输、设备、高压容器,还有氢气的净化分离、装备制造,以及关键零部件的应用等等领域的专家给我们分享他们在这个行业里面的积累和经验,首先我们有请张锐明博士。

      张锐明:首先感谢主持人,感谢大会给我这样的一个机会,谢谢各位专家和嘉宾下午听我们的演讲,首先我要抱歉一点,我这个题目给大会给的是能源安全与氢能创新,我的出发点是想我们不管是世界也好,还是中国也好,还是我们整个产业化和我们的商业化的实现,我们氢能在整个全产业链里面到底有怎么样的一个创新,是从这个角度阐述,因为我个人的专业、专长、背景不是在储氢容器和基础设施方面,所以大家担待一下,我把这个先尽快讲完,然后大家是真正的专家。
      氢能现在看来确实是我们的能源安全改善过程中非常重要的一个环节,从我们现有的氢能不管研发也好,还是应用也好,这样的技术水平突破到真正的商业化应用的话,实际上还是有非常长的路要走,要有一些什么样的突破,要有什么样的技术创新才可以满足我们氢能作为一种能源规模化应用的商业化的可行性的话,我们想肯定离不开三件事,一个是性能、寿命、成本这三大要素。实际上整个氢能的产业链的过程中的创新是有很多方面可以切入的,我们看一下整个氢能的产业链从最前端的制氢,到氢气的纯化、到氢能的基础设施的建设,到燃料电池作为一个氢能应用最主要的方向,到燃料电池在不同应用的场景场所,整个氢能的产业链是非常非常长的,也是非常复杂的。

      我们看一下在我们的整个氢能产业链里面燃料电池这一块它的产业链它的一些金字塔实际上被国外一些著名的公司站到了制高点,没有这样一系列的突破实际上谈商业化还是比较困难的,刚才说燃料电池本身堆,然后这个是系统,系统又分好几块,我们国家在这一块来讲技术上也有很多要突破的,甚至是需要重大突破的,它的工艺也好、组建也好、设备也好、零部件也好、装备也好,都有非常多的突破点。
      我们首先想一下,现在我们燃料电池是氢能最重要的应用方向,其中燃料电池我们国家的补贴政策也好,推广示范政策也好都是主要落实在车用上面,这个是2024年日本提出的对燃料电池电堆的一个技术指标,这个技术指标非常高,高到什么程度?从我们现在今天的指标好几个台阶往上跳,这样跨越式的跳动一定需要非常创新性的技术的突破才有可能实现。蓝色的曲线代表了我们当今的性能,铂金的载量是每千瓦是0.25克,这个从一个侧面反映了我们的成本的方面,跳到2030年绿色的曲线就已经是很大的跨度,2040年这个跨度就更大了,要实现这个目标,说老实话非常非常不容易,如果没有真正创新性的技术,取得真正的突破这个目标是很难实现的。

      我今天这个演讲跟我们今天的主题有一点跑题,实际上我们是评估根据说的指标主要还是牵涉到电化学的原理性的东西,我们希望刚才长长的产业链里面能够真正找到一些比较原创性的科学原理,也可以解决一些比较原创性的科学问题,我们也可以开发出一种原创性的技术达到刚才的突破,实际上我们在催化剂方面可以真正解决催化剂活性的问题,但是目前催化剂的发展从全球范围来讲有非常多的科研单位,非常多的大学和学术机构,还有非常专业做催化剂的公司在不停的开发,目前来说有几个不同的方向,主流是集中在合金的催化剂,用内核的结构催化剂,用更细的颗粒提高它的反应活性,还有一些其他的,这些都是对的方向,都应该持续在这个方面做更多的努力。但是还远远不够,今天上午我在主会场也听了一个演讲,关于燃料电池催化剂的演讲,我受了很多的启发,也更坚定了方向,燃料电池所用的催化剂是电化学的催化剂,跟我们传统目前的化学、化工过程中的催化剂有相同之处,但是有更多根本不同之处,所以我们现在是集中在把燃料电池催化剂它的金属催化作用的本身基础上还要结合它的形成在催化剂表面的薄层这个结构才可以解决我们应对这些挑战,满足这四个功能的革新性的、创新性的材料。这四个功能是要做什么?要在刚才说的碳载体,外面小颗粒是铂金,外面绿色的结构是质子材料,作用在这个上面需要提供的功能非常多。

      就是说我们在一个催化剂的表面能够进行很好的电化学反应的话要满足四个功能,要能够气体可以从外面传导到催化剂的活性点,然后到了这个活性表面之后,气体到不了就没有反应可以发生,到了才可以发生反应,但是发生反应还需要有先决的条件,反应之后会生成水,氧气加质子,它会生成水,加上电子,所有它必须有水可以很顺利的导出,所以有气体传导的要求,有水的传导的要求,还需要有质子从阳极和阴极到达活性表面的要求。我们可以想象一下,一个活性点要满足气体传导的功能,要满足液体传导的功能,又要传导电子、又要能够传导质子,这相互之间都是矛盾的,这种材料现在人在开发,国外也有人开发,我们也已经开始了探讨,这个我们认为是根本性、原创性的。这个材料的开发不可能一步登天,会非常有助于我们达到刚才设定从现有的水平往2030、2040目标的迈进,只有我们刚才提出技术上的指标获得了根本性的突破,我们商业化的可行性才可以逐步的实现。
      好,我就讲这么多,谢谢大家。


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