“众宇动力李九鼎：氢燃料电池商业化之路并不遥远”

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其实氢燃料并不是新发明，半个世纪前氢能被应用于航天工业。 随着人们不断掌握先进的制氢技术，氢燃料电池被应用于发电、汽车、航空空等行业。

让公司犹豫不决的是其高昂的价格，除此之外，技术可靠性更是重要的原因。 为此，我们采访了公共宇动力副社长李九鼎先生，对氢燃料电池动力系统进行了详细的了解。

氢燃料电池/图形源互联网

q )氢燃料电池为什么是被认为有前景的21世纪新能源之一？ 氢燃料电池与锂电池相比，到底有那些特征？

答:氢能在无人机、汽车、工厂、住宅供电等方面有很大的诉求和应用前景，有望在未来取代现有的石油经济体系进入氢气经济时代，成为人类生活不可缺少的能源。 主要优点有几个。

一个是高性能。 其发电效率一般可达32%至70%。 以民用无人机为例，目前市面上的多旋翼无人机以锂聚合物电池为主要动力，续航能力一般在20分钟至30分钟之间，因技术方面而异，大部分续航时间在45分钟以内。 氢燃料电池动力系统的自动陀螺仪的续航时间超过4.5小时。

宇动力推出了两种叫天行者的固定翼无人机和一种叫游骑兵的六旋翼无人机，前者于去年6月2日创下了连续飞行12小时的成绩。 两个月后，后者在新疆创造了3小时30分钟的野外飞行记录。

二是环境保护。 燃料电池的排气是水蒸气，对环境的影响可以忽略不计。 随着世界工业化进程的加快，化石燃料的消费量日益增加，环境污染问题也越来越受到关注，氢能有望成为清洁燃料的替代品。

第三是安全性。 氢是最轻、逃逸性最高的燃料，不易凝聚燃料电池事业的整个过程温度在80c以下，没有燃烧工艺； 在海拔3000m以下，对燃料电池的性能影响甚微。

q )氢燃料电池的结构是什么？

a )氢燃料电池使用氢这种化学元素来制造储存能量的电池。 其基本原理是电解水的逆反应，将氢和氧分别供给阴极和阳极。 氢气在阳极变成氢离子(质子)，通过电解质移动到阴极，然后释放出的电子通过外部的负荷到达阴极，与氧气反应生成水。

氢燃料电池的基本结构与基本燃料电池的结构相同，有电极、电解质隔板和集电体等。

电极是燃料发生氧化和还原电化学反应的地方，可以分为阴极和阳极。 电解质隔膜的功能是分离氧化剂和还原剂，传导离子。 目前，燃料电池中使用的电解质隔板包括:由石棉膜、碳化硅膜、铝酸锂膜等绝缘材料制作的多孔隔板、将氢氧化钾、磷酸、熔融碳酸盐等电解液浸渍在多孔隔板中的类型、以及质子交换膜燃料电池 集电器又称双极板，只能收集电流、疏导反应气体、分离氧化剂和还原剂； 双极板的性能取决于材料的特点、流场的设计和加工技术。

向阴极板供给的氧由空气体得到。 这是因为，只要继续向阳极板供给氢气，向阴极板供给空气体，马上带走水(蒸汽)，就能够不断地供给电力。 因为不储存氢燃料电池，所以准确地说应该称为氢能发电装置。

q )既然氢燃料电池具有这样的特征，无人机领域的氢燃料电池迅速发展的现状如何？

答:即使现在，无人机电池的大部分还是锂电池，氢燃料电池还没有广泛普及。 但是，国内外许多公司开始推出氢燃料电池动力系统的无人机产品。

在国外，日前俄罗斯nelk公司制造的氢燃料电池八旋翼无人机在莫斯科近郊的切尔诺贝利进行的测试创下了3小时10分钟的多旋翼无人机飞行时间的纪录。 在国内，科比特推出了使用氢燃料电池的名为hydrone-1800的多旋翼无人机，续航时间长达273分钟。

并于今年5月29日，众宇动力团队在海拔3500米、环境温度-4℃的新疆胜利达坂地区，顺利完成了氢燃料电池系统在高原应用的效果检测。 结合2009年新疆亚洲地理中心的-17℃低温测试，基本解开了中国广大地区录取限制的束缚。 预计氢燃料成为能源载体的时代即将到来，其在无人机领域的应用范围将大幅扩大。

q )那么，当前领域应用的限制因素是什么？ 氢燃料电池的使用有什么认识错误？

a )许多公司对氢燃料电池有顾虑，主要基于技术是否成熟、氢的来源、氢的储存和安全等问题。 让我解释一下这些问题:

首先是氢气的制造。 将太阳能、风能、水能等可再生能源转换为电能，利用电解电池，将水电解制氢，用高效储氢材料常温储存或通过管道输送。 其危险性不比天然气大，目前世界制氢技术非常成熟。

其次是燃料电池的价格。 许多人认为氢燃料电池发电过程中使用的铂金属催化剂是导致燃料电池价格上涨的首要原因。 但实际上，燃料电池中铂的采用量非常少，其材料价格完全不高，每千瓦输出的燃料电池中所含铂的价值约为100-200元rmb，目前的使用量正在下降。 价格高是因为产业不成熟，产量太小，生产价格太高。 当然光靠无人机领域可能无法充分增加产量，但随着氢燃料电池在汽车等其他行业的普及，其价格大幅下降，低于锂电池目前的价格水平。 当然，现在很多企业和研究机构都在研究非贵金属催化剂，但是现在在一个方面取得了很好的效果。

最后是氢气的储存和运输。 常见的贮存方法有常压吸附储氢、高压储氢、液储氢、化合物储氢等。 氢气的各种储存方法都有各自的缺陷，现在通常根据终端产品的应用行业和采用的方法选择更合适的氢气储存方法。 工程师们为了实现汽车加油一样的便利，一直在努力采用更方便安全的加氢设备。

q )氢燃料电池可以在无人机领域大规模化、商业上应用吗？

答:很明显，这个答案是肯定的。 随着氢燃料电池技术的进步，近年来全世界燃料电池产品的出货量不断增加。 燃料电池的性能、寿命、价格三个主要问题逐渐得到处理，使商业化迅速发展成为可能。

世界各国对氢燃料电池表现出极大的热情，投入了巨大的资金。 而且，我国国家顶级的设计也加速了燃料电池的市场化进程，积极培育着以贮氢罐、氢气站、氢气管道等为象征的氢气经济和氢气产业。

5月底，李克强总理在湖北武汉考察时，关注氢燃料电池动力系统的研究和快速发展，希望我国公司更多地掌握这种清洁能源技术，应用于所有行业，在大家生活干净清洁的条件下变得更好。

随后，6月初，国家发改委、能源局发布了《能源技术革命创新行动计划(-2030年)》。 以围绕环境质量改善目标提供清洁能源技术支持等四个周边为纲领，提出了新能源发电、电气设备等行业众多高端技术的快速发展规划。

q )我国是能源支出大国，也是能源短缺国家。 氢能的研究开发和应用，对我国能源快速发展的现状起到它们的作用吗？

答:这里先普及一下垃圾电的概念吧。 风电本身具有不稳定性，难以准确预测，风况不稳定，产生的电能不稳定，风电的电能质量也较差，其功率因数和谐波往往得不到较为有效的控制。 由于风力发电和太阳能发电被称为垃圾电力，所以不得不放弃，造成了很大的浪费。

一项数据显示，从年到年，当我国风力发电厂累计达到997亿千瓦时，直接经济损失超过530亿元。 全年达到339亿千瓦，直接经济损失超过180亿元，全年风力发电设备的社会经济效益基本抵消。

新疆自去年11月以来，光放弃率激增，年12月光放弃率接近60%，到了年2月达到70%，成为目前全国光放弃最严重的省份。

在中国新疆、甘肃等地，如果可再生能源发电的电全部可以使用，则可以满足其所有的用电诉求，还绰绰有余。

在交通行业，燃料电池发动机驱动的巴士在国内开始崛起。 光是年被抛弃的风力发电就能制造约62万吨的氢气，这些氢气可供25万辆巴士每年行驶约7万公里。

用于燃烧时，62万吨氢气相当于67.8亿立方，全年全国天然气总诉求量也不过2000亿立方。

基于中国可再生能源设备的增长速度，如果能够充分利用燃料电池和氢能，妥善处理弃风弃光的问题，本世纪中叶就有可能完全摆脱化石能源，形成真正的氢能经济。

总结:

目前，燃料电池正处于从技术开发向商业运营转型的时期。 首先，从技术性能来说，很多技术路线基本统一，主流技术已经出现。 例如，高功率的金属板炉、70mpa的高压氢气瓶。

其次，燃料电池的材料、设计及制造技术日趋成熟。 从参考到试验、加工到生产，我国目前掌握着催化剂、膜、炭纸等重要材料的制造技术，同时批量生产技术日趋成熟。

最后，燃料电池的价格预计将持续下降。 高价格是制约燃料电池商业化应用的重要问题之一。 但是，这并不是死亡命题不能处理。 业内专家表示，加强储氢材料、氢气电解采集和燃料电池开发力度，大幅度降低价格，批量生产，降低制造价格的合理氢气经济结构近期实现。