车用燃料电池关键材料技术研发应用进展

杜泽学

（中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，北京100083）

氢燃料电池汽车是新能源汽车重要的发展方向之一，肩负着交通能源体系向清洁、低碳、高效方向发展的历史使命[1−4]。燃料电池是能把燃料拥有的化学能直接转换成电能的电化学发电装置，发现于一百八十多年前，但真正得到实际应用是20 世纪60 年代，通用电器公司（GE）开发的碱性燃料电池（AFC）系统被成功地应用于航天飞行领域，给阿波罗（APPOLLO）登月飞船等太空设施提供电力[5]。燃料电池根据电解质的不同分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）等，其中PAFC、MCFC 和SOFC 工作温度高，启停不便捷，应用方向是地面区域电力生产，目标是替代热力发电，提高能源利用效率。AFC 和PEMFC 以氢气为燃料，工作温度60～90℃，启停方便，都具备用于交通车辆的条件，但AFC 的液体苛性碱电解液维护管理难度大，功率密度低，满足不了车辆使用的苛刻要求；而PEMFC采用固体聚合物电解质，克服了AFC 的缺陷，是国内外车用燃料电池开发和示范应用的首选[6−7]。

配备氢质子膜燃料电池系统的新能源汽车具有较为突出的优势，包括续驶里程长、氢加注时间短、排放清洁、能效高等，受到全球发达国家的高度重视，先后制定了氢能与燃料电池汽车发展路线图，纷纷推出激励与财政补贴政策来帮助燃料电池汽车渡过市场导入期[2,8]。近几年，燃料电池汽车的产销和保有量快速增长。……