Achievements
1 成果簡介
燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,，PEMFC）能將氫燃料的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)方式直接轉(zhuǎn)化為電能,，僅排放水,，是一種環(huán)保,、高效、高功率密度和大電流密度的發(fā)電裝置,，是最先進(jìn)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)之一,，在零排放交通動力應(yīng)用方面具有極其誘人的前景。
燃料電池汽車被公認(rèn)為是新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展重要方向,，是解決全球能源短缺和環(huán)境污染的理想方案之一,。經(jīng)過多年持續(xù)不斷的研發(fā)，目前燃料電池汽車在國際上已經(jīng)完成了技術(shù)和社會驗證,，開始進(jìn)入量產(chǎn)時代,。
燃料電池汽車的核心技術(shù)是動力電池組即燃料電池電堆模塊。清華大學(xué)從 1994 年以來就致力于燃料電池電堆模塊的關(guān)鍵原材料,、核心部件,、組堆工藝、系統(tǒng)集成以及應(yīng)用基礎(chǔ)的研發(fā),，是我國較早從事燃料電池研發(fā)的單位,。先后承擔(dān)了科技部 973 項目“氫能的規(guī)模制備、儲運(yùn)及相關(guān)燃料電池的基礎(chǔ)研究（編號：G2000026400）”,、科技部 863 電動汽車重大專項“燃料電池發(fā)動機(jī)（編號：2001AA501142）”,、科技部 863 專題“千瓦級國產(chǎn)材料質(zhì)子交換膜燃料電池的研制與開發(fā)（編號：2006AA03Z223）”、科技部 863 專題“新結(jié)構(gòu)自增濕質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)研究（編號：2008AA05Z104）”,、科技部 863 專題“基于新型聚苯并咪唑的交聯(lián)型有機(jī)－無機(jī)復(fù)合耐高溫質(zhì)子交換膜制備技術(shù)（編號：2008AA03Z205）”,、科技部 863課題“基于低鉑催化劑的燃料電池膜電極和電堆的可靠性與安全性研究（編號：2013AA110202-6）”等 10 多項國家項目的長期資助研發(fā)，清華大學(xué)已經(jīng)擁有燃料電池原材料國產(chǎn)化技術(shù),、“熱定型”膜電極批量生產(chǎn)技術(shù),、“模壓”雙極板批量生產(chǎn)技術(shù)、“模塊化”電堆組裝技術(shù),、75kW 大功率電堆技術(shù)以及低成本和長壽命技術(shù)等燃料電池電堆模塊相關(guān)的多項技術(shù)成果,，獲得 56 項發(fā)明專利授權(quán)，具備了完整的車用燃料電池電堆模塊制造技術(shù),。集成的燃料電池電堆模塊的性能,、壽命和成本各項指標(biāo)接近國際先進(jìn)水平，如下表所示,。
測試項目
指標(biāo)
測試項目
指標(biāo)
外觀尺寸 (mm)
可定制
發(fā)電效率 (%)
>50
額定功率 (kW)
10~75
功率密度 (mW/cm2 )
>600
使用燃料
普氫（電解）
冷卻方式
水冷
水管理
自增濕
最大電流密度 (A/cm2 )
2
量產(chǎn)成本 (元/kW)
500
壽命(h)
5000
燃料電池電堆模塊技術(shù)參數(shù)
2 應(yīng)用說明
我國從十五期間開始支持氫能燃料電池相關(guān)技術(shù)的開發(fā),。2006 年科技部制定了國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要，將氫能燃料電池列為重要發(fā)展方向,。2011 年科技部確定了氫能作為先進(jìn)能源優(yōu)先發(fā)展,。2012 年，國務(wù)院將氫能燃料電池列為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,。2013 年國家四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于繼續(xù)開展新能源汽車推廣應(yīng)用工作的通知》,，在北上廣等大城市布置了新能源汽車的應(yīng)用數(shù)量,，以及加氫站的建設(shè)數(shù)量等相關(guān)規(guī)劃。2014年國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》,，采用以市場主導(dǎo)和政府扶持相結(jié)合的機(jī)制,，建立長期穩(wěn)定的新能源汽車發(fā)展政策體系。本項目符合國家大力發(fā)展新能源汽車戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重大需求,，其推廣應(yīng)用對節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)具有重要意義,。
本項目利用國產(chǎn)原材料生產(chǎn)車用燃料電池模塊，燃料電池材料供應(yīng)不僅有安全保障,，而且還有低成本優(yōu)勢,，可望克服燃料電池高成本的商業(yè)化障礙。
3 效益分析
目前,，國際各大汽車廠商都將 2015 年視為燃料電池汽車的商業(yè)化元年,，燃料電池汽車將于 2015~2020 年期間大規(guī)模生產(chǎn)，作為燃料電池汽車最為核心的燃料電池電堆模塊屬技術(shù)門檻高的高科技產(chǎn)品,，利潤空間巨大,。市場分析人士表示，作為新能源汽車的終級目標(biāo),，燃料電池汽車發(fā)展前景廣闊,，燃料電池電堆模塊在 2020 年的市場容量有望達(dá)到千億美元。
4 合作方式
專利許可,、成果轉(zhuǎn)讓,、產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)等。
5 項目所屬行業(yè)領(lǐng)域
能源環(huán)境領(lǐng)域,。
