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车用燃料电池电堆

成果编号
24002
完成单位
清华大学
完成时间
2017年
成熟程度
研制阶段
价格
面议
服务产业领域
能源环保
单位类别
985系统院所、211系统院所
关注
科技计划 成果形式
合作方式 参加活动
技术开发
专利情况
未申请专利

成果简介

综合介绍
燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)能将氢燃料的化学能通过电化学反应方式直接转化为电能,仅排放水,是一种环保、高效、高功率密度和大电流密度的发电装置,是最先进的能量转换技术之一,在零排放交通动力应用方面具有极其诱人的前景。燃料电池汽车被公认为是新能源汽车产业可持续发展重要方向,是解决全球能源短缺和环境污染的最理想方案之一。经过多年持续不断的研发,目前燃料电池汽车在国际上已经完成了技术和社会验证,开始进入量产时代。燃料电池车的核心技术是动力电池组即燃料电池电堆模块。清华大学从1994 年以来就致力于燃料电池电堆模块的关键原材料、核心部件、组堆工艺、系统集成以及应用基础的研发,是我国较早从事燃料电池研发的单位。先后承担了科技部973 项目“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究(编号:G2000026400)”、科技部863 电动汽车重大专项“燃料电池发动机(编号:2001AA501142)”、科技部863 专题“千瓦级国产材料质子交换膜燃料电池的研制与开发(编号:2006AA03Z223)”、科技部863 专题“新结构自增湿质子交换膜燃料电池技术研究(编号:2008AA05Z104)”、科技部863 专题“基于新型聚苯并咪唑的交联型有机-无机复合耐高温质子交换膜制备技术(编号:2008AA03Z205)”、科技部863课题“基于低铂催化剂的燃料电池膜电极和电堆的可靠性与安全性研究(编号:2013AA110202-6)”等10 多项国家项目的长期资助研发,清华大学已经拥有燃料电池原材料国产化技术、“热定型”膜电极批量生产技术、“模压”双极板批量生产技术、“模块化”电堆组装技术、75kW 大功率电堆技术以及低成本和长寿命技术等燃料电池电堆模块相关的多项技术成果,获得数十项发明专利授权,具备了完整的车用燃料电池电堆模块制造技术。集成的燃料电池电堆模块的性能、寿命和成本各项指标接近国际先进水平,如下表所示。
创新要点
车用燃料电池电堆模块——主要技术参数类别单位指标电化学性能额定功率kW30额定电压V≥130V耐久性行驶工况寿命(10[[[%]]]电压损耗)小时≥5000无故障运行时间小时≥2000冷启动性能无辅助冷启动最低温度℃-30冷启动时间(低温)秒30冷启动时间(室温)秒5动态响应特性动态加载响应时间(10[%]~90[%]额定功率)秒4动态降载响应时间(90[%]~10[%]额定功率)秒3环境适应性能储存温度℃-40~60外界环境温度℃-30~45海拔高度米2000机械性能振动g6冲击g4
技术指标
我国从十五期间开始支持氢能燃料电池相关技术的开发。2006 年科技部制定了国家中长期科学和技术发展规划纲要,将氢能燃料电池列为重要发展方向。2011 年科技部确定了氢能作为先进能源优先发展。2012 年,国务院将氢能燃料电池列为国家战略性新兴产业发展规划。2013 年国家四部委联合发布《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》,在北上广等大城市布置了新能源汽车的应用数量,以及加氢站的建设数量等相关规划。2014年国务院办公厅印发了《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》,采用以市场主导和政府扶持相结合的机制,建立长期稳定的新能源汽车发展政策体系。2015年财政部、科技部、工信部和国家发改委联合发布了《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,为支持燃料电池车的研发和生产,增大燃料电池车补贴,且20万的补贴金额将延续到2020年,这将有利于我国燃料电池汽车的市场化导入。2016年底,四部委发布了“关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知”, 鼓励企业加大对燃料电池车的研发投入,给予燃料电池车20~50万元的高额补贴,且电动汽车的补贴退坡加速,燃料电池车较高的补贴额度会逐渐弥补之前价格高的劣势,2017年开始将实现中国燃料电池车的爆发式发展。本项目利用国产原材料及先进的生产工艺生产的低成本、长寿命的车用燃料电池模块,符合国家大力发展新能源汽车战略性新兴产业的重大需求,其推广应用对节能减排和低碳经济具有重要意义。目前,国际各大汽车厂商都将2015 年视为燃料电池车的商业化元年,我国燃料电池汽车将于2017~2020 年期间实现燃料电池车大规模生产,作为燃料电池汽车最为核心的燃料电池电堆模块属技术门槛高的高科技产品,利润空间巨大。市场分析人士表示,作为新能源汽车的终级目标,燃料电池汽车发展前景广阔,燃料电池电堆模块在2020 年的市场容量有望达到千亿美元。
其他说明

                                    

完成人信息

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