图为山东东岳集团研究院副院长、博士唐军柯作主题演讲

　　11月16—17日，“2017’第二届动力电池应用国际峰会暨第三届中国电池行业智能制造研讨会”在北京举办。本届峰会由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网共同主办，天津力神电池股份有限公司联合主办；中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会承办，无锡先导智能装备股份有限公司联合承办。参加此次峰会人数超600人。

　　燃料电池汽车市场分论坛于17日上午举办，该论坛以“现状与未来：纵论车用燃料电池”为主题，由同济大学汽车学院副教授马天才主持。山东东岳集团研究院副院长、博士唐军柯作主题的演讲，实录如下：

　　唐军柯：非常感谢组委会邀请我做这个报告。题目是“国产燃料电池膜的介绍”，主要是东岳集团在质子交换膜方面现在取得的一些结果。

　　简单介绍一下，我们公司87年成立，现在是香港的上市公司。我们工业集团在全球材料方面是领域最全的。我们在基础的矿产，萤石、工业盐，中间的各种单体，到树脂、膜的材料，我们在未来把控最终成本能力上非常强。同时包括刚才武汉理工郭博士也讲到了膜电极里面氧的传输问题，讲了3M公司的树脂，我们也做的一些其他特殊用得含氟的单体，在辅助氧的传导系数方面有非常好的效果，这种单体也是我们自己能够控制的。在燃料电池行业，我们未来能给产业提供高质量的、低成本的膜。

　　这是我们集团在氟材料领域的一个地位。在制冷剂方面，我们应该是全球最大的制冷剂生产商，同时在聚四氟乙烯领域，我们占全球1/4。

　　膜在燃料电池里非常重要。一个是质子传导，另外阻隔两极反应的气体，同时还有绝缘电子、承载催化剂、水的管理，要维持合适的水含量。另外一个问题，在完成这些要求之后还要在成本上、耐久性上符合用户的需求。

　　这是我们对一个膜在电堆里面失效各种因素的分析，包括结冰、化学稳定性、机械的应力、在压边时候、密封时候的应力问题，包括氧的传输、氢的传输，包括氢气要穿过膜等。刚才有专家也讲到，这个氢也要循环，氢气如果传输的太大，氢的组分慢慢分压会下降。针对这些我们做了不少工作。当前用在燃料电池方面的质子交换膜的电池只有全氟材料，最主要是因为全氟材料的化学稳定性非常好。

　　这是我们能够找到的历史上有过的磺酸树脂，全氟磺酸单体与四氟乙烯共聚物，具有稳定的化学及热力学性能。第二个是3M公司的，第三个是日本公司开发的一个短链树脂，最后一个是刚才讲的陶瓷化学的开发。

　　这是美国DOE对膜的要求，主要问题在下面，耐久性的问题、成本的问题。

　　这是Gore公司膜的情况，他在各种移动式的电源方面、动力电池方面都有相应的系列，我们在大功率燃料电池方面还可以，在其他品种方面我们还没有这么多。

　　3M公司开发的一个策略上有两个氢离子可交换的聚团，这个角度上超低EW用的树脂或者膜，刚才讲到是在电极上用，这种是在膜上用，电极上用如果考虑到氧的传输方面是一些环状的全氟的单体，含氧量高的全氟单体，在氧的溶解方面比较好。

　　东岳集团是2003年开始磺酸树脂，当时863领域有一个紧急启动的项目，主要是面向氯碱离子膜，我们国家的烧碱现在达到4千万吨，但是在当时那个时间或者说在10年前大概在3600万吨到3800万吨左右的产能，用的膜全部是日本和杜邦，这样对我们基础产业造成很大的威胁，所以，当时我们和上海交通大学一块做全磺酸树脂，这个膜的关键材料。2008年，我们用这个膜的材料，实际上我们当时和奔驰、福特公司他们在温哥华组成了一个合资企业，进行燃料电池膜的开发，到2013年的时候我们膜开发的进展不错，所以,当时他们这样一个车也到我们公司进行展示。2013年，我们和他们也签署了一个战略合作协议，到2015年，战略合作协议的第一期结束，因为我们进展也不错，他们给我们也发了一个第二关考评的奖，这样签署了第二期的战略合作协议。之后我们膜性能和寿命上完全达到了奔驰公司的需求，他给我们发了第三关的奖，同时也考虑下一步怎么进行工业化的应用。

　　我们这个材料从实验技术到批量技术，现在来看批量技术应该没有问题了，或者往商业化、工程化发展，这里面涉及到很多东西，这是我们进一步投入利用在进行能力提高的一些东西。

　　当前东岳集团在膜的关键材料上面、在成膜的控制方面、在装备的开发或者在线的监控方面，以及我们面向汽车领域的质量方面，都做了非常多的工作，也形成了一些专有的技术，我们按照要求是按照这样一个流程来走的。

　　这是我们东岳现在定型的DF260型膜电池里边的性能，这里边可以看到，我们这个红色的是奔驰公司他们的基础膜，他们的基线，基本上我们在DF260型的膜在性能上是一样的。这是他DF260型膜的湿度敏感性，低湿度的敏感性，紫色先是我们DF260型的膜，和他这个膜差一点，基本上可以达到用的水平。这个是透气率，氢气的穿透性比这个膜还要低很多。

　　这是耐久性的数据。从这里边可以看到，他们的要求是这样的，OCV循环要大于600小时，干湿循环，应对机械应力要大于2万个循环，COCV循环把化学应力和机械应力都加在一起要大于120循环，从我们现在数据上来说，实际上很多已经超过他们这个水平。

　　刚才也讲到，这个实际上是我们膜在他们电堆里面，在模拟乘用车工况下运行了6千小时，拿出来之后膜的情况。实际上这个膜无论在厚度还是其他方面，没有受到任何损害。为什么只做到6千小时，因为这一代电堆要求6千小时就可以了，再往下做投入的资源就非常多了，到这个地方就停了，我相信这样的情况至少这个膜维持一段时间是没有问题的。

　　刚才说过，我们这个膜在寿命上、耐久性上的进展非常快，2014年，仅1千小时，2016年达到6千小时这样的要求，这就意味着，2016年我们这个膜在技术上已经完全成熟，我们和DFCC（音）交流，他们研发也自己讲，当前他们所遇到的这个膜能够达到6千小时寿命的只有东岳公司和美国的Gore公司两家，其他的大概都达不到这个要求。

　　这是我们DF260膜的表，我们的膜是15微米的情况，膜量在350兆帕，电输出性上到560毫伏，耐久性大约6千小时。

　　实际上2013年已经建成膜的标准的实验线，还不能叫生产线，因为这里面还有很多产业化的技术在这上面研究，当前我们已经形成了膜小批量的生产，现在我们根据市场的需求，大概做到几千平米的销售。

　　同时我们也在做质量管理体系建设，这实际上是第二方的审核结果，当然还有7个黄色的项，我们已经根据这个要求整改了。这是今年年初审核的结果，下面只有他们再进行一次审核才能看黄色线是否已经消除。

　　我们的DF260膜，比如丰田，相当于他们这一代在这个车上推出来电堆所用的膜，他的工作峰值电流一般在1.5安到2安，工作的温度大概是80到90度峰值的温度，当然可能这个膜还需要加湿，因为丰田不需要加湿。

　　这个膜我们现在已经实现批量生产，同时向市场推出这样一个产品。我们也正在开发下一代膜。当然第一代膜我们是用传统的常见树脂，第二代膜我们将会在下面的树脂里面，主要是短链和侧链调控的新型树脂开发。我们对下一代膜的想法，一个是我们的EW可以进一步降低，因为决定了这个膜输出的性能，还有对水保持的这种能力。我们这个膜的厚度在15微米，现在写的是10%的下降，实际上从我们现在做的结果，包括我们和客户交流上，他们希望降到10微米。传导性能会进一步提升，同时我们要求耐久性上由现在6千小时做到将近9千个小时，成本还要进一步下降。

　　这个是把刚才那个变成一个表格，就是我们EW要进一步下降，透氢的结果要进一步降低。这是我们下一代的膜在第六代电堆，刚才讲的DF260膜适用于第五代电堆的情况。这是在第六代测试的情况。第五代电堆的工作峰值1.5到2安左右，他们下一代希望到2.5安或者3安的样子，从现在的结果看，相当于和拿到的比较好一点的膜基本上是一样的。

　　当前，这个膜也正在进行化学稳定性的测试，这个是测到了450个小时，现在还正在测的，应该还没有出问题，中间出了一点小状况，在这个地方测试台突然停电了，再开了之后又继续往下走，是这样一个情况。所以，我们下一代的膜至少在化学稳定性上问题不大，因为我们有专有的技术。

　　我们DF260型的膜技术上已经成熟，产品已经定型，并且进行了量产，同时我们已经制定了下一步批量化生产的计划，预计到2023年左右能够达到几百万平米这样一个产能。这个性能也非常不错，在90度时，1.8安能在635个毫伏输出电压，耐久性超过了6千小时，能够满足燃料电池需求。由于东岳集团在氟材料领域全产业链的优势，相信我们能够为我国燃料电池产业或者燃料电池车产业提供强有力的支撑。谢谢大家！

　　（根据发言整理，已经本人审阅）