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江苏龙蟠严军表:冷却介质对燃料电池膜堆工作影响以及技术发展

时间:  2019-10-15 13:33  来源:  汽车总站网   作者:  Wren

  氢能如皋,倾城如歌。2019年9月26日-28日,第四届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2019)如约在“氢能小镇”江苏如皋汽车文化馆盛大启幕。本次大会聚集了来自全球氢能与燃料电池技术的开发者、燃料电池汽车制造商、氢能燃料电池领域投资者和政府政策的制定者,共有1500名嘉宾参与,111家展商带来新技术、新产品。
  
  江苏龙蟠科技股份有限公司研发总监严军表在27日分会场E——燃料电池堆和关键零部件论坛发表讲话,内容实录如下:


  
  各位朋友大家下午好!我是来自江苏龙蟠科技的研发队的技术人员,这两天会议可以看到很多关于燃料电池相关产业链的高科技的一些技术,包括一些关键的材料。我从另外一个思路,从一个大家没有注意到的思路去做这样一部分工作,目的让我们的中国的氢燃料电池,氢能源的发展,在落地这方面有更好的一个支撑。
  
  我这次带来的报告跟大家分享一下,冷却介质它的一些模式包括后期整个膜堆的影响,包括对售后我们的膜堆如何延长它的寿命这一块儿。整个报告分成四个部分,前面两个部分更多的是对阐述我们课题的来源,为什么我们要做这样一个技术探索跟它的研究。
  
  第一个燃料电池冷却系统的技术的要求。众所周知重周所知我们整个燃料电池也好,锂电池也好,包括从过去的内燃机技术也好,冷却一直作为最大的一个功能承载,因为所有的能量密度的提升、浓度的提升都会带来它的一个冷却的问题,包括我们的CPU,我们的数据库服务器都会有这样的问题。
  
  燃料电池整个能量的也是非常巨大的,所以说整个热交换方式的对冷却系统升级过程中从热传导、热溶包括后期对膜堆的影响都会跟以往的系统是完全不一样的。我们现在考察还是水基机的冷却系统,从未来来说,用溶基机型的,用PCM像转变这种材料做的话,一定方面还有这种可能性,但是对氢,燃料电池膜堆这一块上面,从目前研究来看,它的失效的膜堆会承担很多,这设计到非常多的一个泄露膜堆的问题。
  
  现在可能冷却系统的水道和膜堆是分离开来,但事实上在某些极端条件下,它是交叉的。还有一个双极板,双极板本身目前从石墨材料包括像金属材料包括到未来的负荷材料的发展,它就会冷冷却到中间的流传,冷却到的流转对它的腐蚀,包括双极板的厚度,包括整个膜堆的能量的密度的提升,对它的电化学腐蚀所产生的腐蚀问题,包括影响膜堆的工作,都会冷却系统提出很大的要求,如何通过冷却液去做到这样一个功能的完善跟它的周期的延长,这是非常重要的一个事情。
  
  举个简单例子,人体的血液它并不是所有的疾病的根源,但它都可以通过血液来表达出各个器官所能带来的这种影响,这也是这个冷却在整个膜堆里面它唯一流动液体的部分,它能产生很好的一个作用。这个是双极板可能大家都比较熟悉,不需要多介绍,未来可能还是讲金属包括合金,到时候未来有复合符合材料,也会发展,但是这一切对我们冷却系统需要去靠它如何跟它的兼容性这一块儿,所有的问题都是它的导电电导率的问题,电图问题,冷却非常重要的问题。
  
  第二个,对于金属板的表层的腐蚀出水跟进水性方面我们的冷却能不能做到一个动态的修复技术,这是一个跟以往冷却大家没有研究的一个工作。
  
  第二个部分,整个介质质子的开发。应该说我们整个冷却介质里面最大的一个问题还是腐蚀,腐蚀导致离子化,导致电导率的提升,对整个膜堆的工作影响非常大,从过去的内燃机时代的热交换,冷却的功能这种助燃,包括很大的热容熔,到现在燃料电池它的一个电导率会影响膜堆正常工作,也就是说冷却已经作为一个安全介存在了,而不是简单的交换的一个液体,所以这个上面,对腐蚀的要求提高更高的技术要求。
  
  这个就是我们看到的双极板技术带来的要求,包括我们的电导率要求都要小于两个西门子这一块要求,包括它的表层输水,双极板的改进以后,我们的液体部分对它图纸的影响刷是是怎样的一个治理。
  
  第三个,一旦有离子化存在以后,如何抑制一直水溶性的离子化的工作,抑制它电导率快速提升,这也是冷却可以做的一部分工作。这就需要很强的氢燃料电池技术的合成,这个氢燃料技术跟以往的内燃机冷却的是完全不一样的。这个是电池整个厚度降低之后,对整个电化学腐蚀带来很大的压力,到最后冷却做这方面技术改进,能够抵抗这方面带来的一些负面影响,这也是我们给一些离子各抑制剂包括非离子机织剂研究的基础,包括它的一个背景。
  
  这是我们目前应该说第一代的产品,这里面好多的指标我们现在还在完善,特别对于双极板的接融性问题,包括一些Demo,后面会讲到膜堆对国产催化剂的可能的一个功能。这是它们离子抑制剂的一个修复的表层的问题,因为双极板它不太一样,因为我是学化学的,从化学角度讲,应该说我们反应里面,我们第一代是腐蚀反应的,第二代是利管,现在到最近几年,是叫微通道反应器,其实这个双极板就是一个微通道反应器。
  
  微通道最大的问题涉及到好多流程的性质,包括它表面能的问题,表面战略的问题,包括它很多的都对微小的微通道里面会把它所有的因素放大,这是一个对流体要求非常高的一个技术。这是一个非常好的部件,离子器的问题,为什么把冷却系统拓展到这一块儿,氢离子器是抑制它离子非常好的一个方法,但它的问题就在于这个数字对后冷却里面的离子吸附能力它所表现出现的反作用和共享作用,我们如何通过冷却里面一些添加剂去弥补或者去修复,甚至去再生,这就是非常好的一个思考的方式。
  
  为什么这样思考?就是说我们以后的膜堆投入到客户以后,因为会有大量的服务站,因为我们龙蟠科技专门从事汽车的化学品开发,我们更多的是把客户那边发现的问题,不是实验室不是说给装车发现问题去解决,这样更好让他们的工作寿命更加延长,延长客户使用的周期,降它的工作成本。作为去氢离子器的优化,包括它的再生,我们已经在做这方面的一些材料的开发,也基本上有第一代产业出来。
  
  第三部分,我觉得是一个非常角度刁钻角度去思考问题,在极端条件下面,燃料电池双极板的背侧的冷却的泄露进入膜堆可能性的存在,事实上可以存在的。一旦冷却泄露以后,如何进入膜堆对催化剂包括我们上午听到让我非常开心一个消息,就是戈尔膜的总监刘总的一个PPT,它如何它的膜化学性,这个其实是一个非常有意思的一个事情。冷却一旦进入膜堆以后,对膜电极的影响到底什么样子?其实没有人考虑的。
  
  我们是针对多种冷却的方案,不同离子抑制剂,包括非离子,包括空白样去做了测试,应该说我们发现冷却以后的确对国产催化剂的很明显的,但是问题在于有些的离子会不可逆的,也就是说它不可再生,这是一个很麻烦的事情。我们的挑选冷却的离子器不仅仅是要防腐,要做得很好。还有一个对铂碳催化剂的试效,对膜的试效,我们要把它纳入到我们的研究工作当中来。
  
  整个我们后面的一个结论,我们做完工作以后发现,水会影响整个会中毒,但是其可以再生,恢复到原来的状态,但是加了一些离子抑制剂,一些横氮的横流的这种防锈剂,它影响最终的寿命,它会大大破坏整个国产催化剂的寿命,而且不可逆,这是非常麻烦的问题,但这也给我们提供一个非常全新的思路。
  
  我们整个测试工作,其实我们公司也是做催化剂、膜电极只不过我们这一块儿工作先做起来,包括我们台架室也在做这个工作。最后一部分从一个终端,因为我们做B2C,终端角度来将如何提高我们膜堆客户使用的体验或它的整个成本,这个就是很简单的。
  
  第一个事情也是我们接触大量的膜原厂,包括主机厂发现的问题,因为大量的现在的双极板也好,包括散热器也好,都不是非标了。虽然说做燃料电池的技术很多,但都对它的催化剂MEA包括膜上面的工作,大家很少有人对整个装备过程中非重要的一个零部件的标准化工作,而这些零部件工作应该说整个系统会导致很大的问题。橡胶管的一个离子吸析出,包括标内涂抹油,双极板表面处理完了以后一个残留的物质,包括助焊剂的氟氯酸钾的残留,对整个膜堆的工作因为非常非常大,这是很多车厂已经发现这个问题。
  
  虽然说它不是技术问题,但是它其实一个应用问题,如何把这个工作给装备的时候把这一套系统甚至到一个最佳的状况,并不是取决于催化剂膜电极,取决于整个系统的接近度,包括它的状态。
  
  我们做的工作就是一个初次装备的一个清洗,这个清洗目的是清晰嗯之油污,清洗离子,更多的是对金属板表层的去离子化的能力抑制,在化学角度讲就动化,利用这种技术就是动化的工作,这是我们做了一些实验以后,不同的时间以后,我们装一个进取以后,发现电导率的衰变,明显可以看出来,通过专门清洗完以后,加入冷却是它的台架测试的时候,它的电脑率的增量明显要好得多,这个工作其实对客户来说非常有意义的一个事情。
  
  虽然说它的技术含量不高,但是客户的感受度很好,这是一个很简单的一个事情,但是我没把它纳入到后期的一个售后保养会做这些工作,有就是氢离子器可以不需要直接更换,我们要做的工作是把所有的成本降下来。提体质增效以后这可以使用,这样氢离子器更换的费用就会大大降低。
  
  最后一个工作是我一直在做的,也做了差不多有五个多月了,应该说今天上午戈尔刘总做完以后,我是比较有信心的,因为它们从基础的工作做这个事情,我们从下往上推的。的确我们现在做一个很大的工作,如何挑选一种非常合适分子机构的一个物质,去做膜的周期性维护。假设我们5000小时周期,如何1000小时、2000小时的时候进行定期的维护保养,让它整个的膜的包括催化剂的工作寿命,大大延长。
  
  所有的膜电极的失效其实都对化学,化学失效到这个都是通过化学的修复,但是没有达到瓶颈的时候,提前修复的时候,它的性能是可以维护成本的,可以降下去,这里面就有一个几个普遍特殊的地方一个就是膜,一个就是催化剂,催化剂的腐蚀问题,包括膜的强度,穿刺问题,而且基本上是一个非常好的特点,它的湿态条件下发生反应,更加容易让我们的一些再生的液体进去,这个就是非常好的一个思路。
  
  我今天带过来更多偏向于我们自己有几个产品出来,这也是我们技术分享,希望能给大家带来一些更好的启发,谢谢大家。


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