燃料电池距离大规模应用还有多远？这场国际大会在宁波举办

燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电的第四种发电技术，其洁净、高效、无污染特点越来越引起关注。尤其氢燃料电池，因其零污染与高效率的特质，目前正广泛应用于公共交通、商用车辆、船舶等多种应用场景。但受制于成本、基建等问题，相关产业链尚未“大展拳脚”。


7月8日，2024世界燃料电池大会（2024 World Fuel Cell Conference）在宁波拉开帷幕。全球氢能及燃料电池领域的50余位顶尖专家、相关领域学者与产业界代表近400人齐聚一堂，围绕氢能高效利用、燃料电池领域关键问题与产业前沿，深入交流探讨，助力全球氢能与燃料电池研发与应用发展。
据悉，世界燃料电池大会是由国际氢能协会主办的多学科交叉会议，旨在为该领域专家学者提供一个高端平台，提炼燃料电池和氢能源的国际战略和发展路线图，并与各国政府基金机构、政策制定机构与头部企业合作，共同推动全球燃料电池与氢能源领域的产学研协同发展。
现场，厦门大学孙世刚院士、东京工业大学教授Shuichiro Hirai等国际氢能及燃料电池领域著名专家带来了精彩的学术报告。
催化器是燃料电池的关键技术。“质子交换膜燃料电池（PEMFC）能直接且高效地将化学能转化为电能，铂基材料仍是PEMFC运行中不可替代的催化剂。然而，铂金属的稀缺性及其高昂的价格限制了PEMFC的商业化和广泛应用。”孙世刚院士在题为“质子交换-膜燃料电池催化剂的结构设计与性能增强”的报告中指出，此外，PEMFC阴极的氧还原反应动力学极其缓慢，这也是阻碍PEMFC快速发展的主要挑战之一（现有PEMFC中所用铂的90%都装载在阴极）。


针对这些问题，孙世刚院士带领的研究团队基于对结构-性能关系的深入理解，设计并研究了具有高活性和稳定性的铂基催化剂，包括高指数面纳米晶体催化剂和铂合金纳米催化剂，并探索了高活性非贵金属催化剂的可能性。
优异的燃料电池催化剂层需要具备低氧传输阻力、高质子和电子电导率以及高电化学表面积。Shuichiro Hirai教授在报告中指出，催化剂墨水的分散性能够调控催化剂层的多孔结构，进而影响聚合物电解质燃料电池的高功率密度运行。为此，研究团队利用激光散射粒度分布分析仪、扫描电子显微镜和衰减全反射红外光谱等一系列先进技术，深入研究了催化剂墨水的分散机制。通过研究，他们总结出针对不同催化剂层的最优水/乙醇比例、离子聚合物/碳比例以及干燥速度，从而优化了催化剂层的性能。
随后，孙世刚院士与参会专家日本九州大学教授Ito Kohei，香港科技大学教授邵敏华，美国范德比尔特大学教授Piran R Kidambi围绕“重大关键突破以引领氢能：材料和方法”开展了圆桌论坛，清华大学教授张剑波主持了本场论坛。
针对现场来自学术界及企业界的参会人员提出的“对于氢能的未来发展，什么方向更具有前景，更值得探索”及“实现氢能的大规模应用，还有哪些值得科研工作者继续探索的”等问题，孙世刚院士表示要加强跨领域，跨学科合作，结合各学科优势，共同推进氢能领域进步。Piran教授表示要加强基础研究，以底层技术引导前沿发展。Ito教授表示现今人工智能（AI）发展很快，且已经在各领域包括氢能大放异彩，但是要正确使用AI技术，发展健康氢能技术。
未来2天，与会院士、专家学者还将聚焦氢能、燃料电池以及交叉学科的最新研究进展带来60余篇精彩报告。

新能源产业风起云涌的当下，燃料电池技术距离大规模应用究竟有多远？
大会共同主席、加拿大滑铁卢大学李献国院士接受采访时表示，相比锂电池和固态电池，燃料电池在原理上更像发动机，是一个能量转化装置，能量密度高、续航强，在很多场景应用上有先天优势，“目前最大瓶颈还在于加氢站等基础设施建设，而这有赖于燃料电池本身的技术革新和成本下降。”
在李献国看来，燃料电池和锂电池等是相辅相成的技术，各有优势和短板。“作为一个新技术，被市场接受需要周期，燃料电池技术真正被大规模使用有可能要到本世纪中叶。”为此他认为，地方政府和行业应保有更大耐心，先把关键技术研发和基础设施建设做好。
中国科学院大连化物所邵志刚研究员对东道主宁波的燃料电池产业发展前景看好。“港口是燃料电池技术理想的应用场景，叉车、船舶、物流车辆等都可尝试与燃料电池结合。宁波有潜力在相关领域新材料、新结构、新工艺上率先取得技术突破。”
宁波是全球第一大港，更是世界知名的制造之城，早在2016年，该市就牵手国家电投等单位布局氢能电池。作为本次会议承办方之一，中国科学院宁波材料所积极发力燃料电池技术，目前已建成氢能与储能材料技术实验室，开展绿色制氢、可持续安全储能技术、氢能化工与脱碳技术、燃料电池技术相关研究，并成功落地千瓦级海水电解堆，大功率SOEC电解堆、燃料电池膜电极关键材料、电动车电堆、长续航无人机电堆等。