國產（chǎn）燃料（liào）電池為何（hé）難？原因在於這項關鍵（jiàn）技術

國（guó）內對（duì）於新能源車技術發展路線主要分為純電動汽車（chē）、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車（chē）三大類。伴隨（suí）著補貼和政策的優（yōu）惠，純電動（dòng）汽車、PHEV插電式混動汽車的受歡迎程度逐漸提高，並成為近年來（lái）新能源汽車高速發展的“主力軍（jun1）”。隨著純電動車、PHEV插電混動汽車補貼完成其曆史任務，行業內外的關注（zhù）點開（kāi）始集中在燃料電池領域。

相比較而言，燃料電池汽車的市場體量還是相當小。最主要的原因在於燃料電池的技術難度並不低，同時（shí）技術（shù）儲備和製備氫氣的渠道單一且成本較高。除（chú）此以外，燃料電池中還有（yǒu）一核心材料需要重（chóng）視，那就是催化劑。

眾（zhòng）所（suǒ）周（zhōu）知燃料電（diàn）池汽（qì）車的工作原理，是氫氣通過燃料（liào）電池的正極當中的催化劑分解成電子（zǐ）和氫離（lí）子。氫離子通（tōng）過交換膜到達負極，和（hé）氧氣（qì）反應變成水和熱量；對應的電子則從正極通（tōng）過外電路流向負極產生電能。從工作原理當中可以看出，催化劑的作（zuò）用是將氫氣分解。

燃料電池的催化劑有別於我們認識的（de）普通催化劑（jì），對於催化的（de）活性（xìng）、穩定性和耐（nài）久性的指標，要（yào）高於普（pǔ）通催（cuī）化劑。以現有（yǒu）技術來實現（xiàn）電池陰極的氧還原反應，就需要大量使用貴金屬鉑作為電極催化劑。

而目前對於燃料電池催化劑的研究其實並不少，高水平的研（yán）究及其論文數量和專利申（shēn）請的數（shù）量成為不少國內相關企業的技（jì）術來源。中國工程院（yuàn）院士衣寶廉曾在訪問中表示，研究催化劑（jì）的單位和企業，還拿不出催化劑裝（zhuāng）車的運行數據。

所謂的裝車運行數據，就是催化劑用於商業（yè）化的數據積累（lèi）。由於實驗室在研發催（cuī）化劑時，性能要求沒有量產程度的嚴格，包括經受抗氧（yǎng）化、抗中毒、耐久性，以及（jí）催化劑中雜質（zhì）對質子膜等影響的試驗未達到量產的要求。這導致了研發方麵有一定成績，但是在（zài）轉為量產的過程中，出現了脫節。目前國內企業所選用的催化劑（jì），多（duō）以經過多年研發且實際驗證積累豐富的（de）進口催化劑。

消費者對車廂的使用空間、車身重量和（hé）續航裏程的要求越來越高，使得（dé）電池生產企業在電池密度的部分下功夫。電池密度的提升，可以讓相同容（róng）量下的電池體積變得小巧，也就是體現在電池性能不減弱並且能減小體積。

燃料電池當中的電堆，也就是電化學反應係統是決定了燃料電池的功率密度和（hé）淨功率，可以說是燃料電池的核心（xīn）係統。我們（men）比較熟悉氫燃（rán）料電（diàn）池汽車如豐田Mirai、本田Clarity和現代NEXO，它們的電堆功率約在100kW，而國（guó）內目（mù）前（qián）的電堆功率大（dà）約在30-50kW左右。

因此提（tí）高電堆效率便成為關鍵，燃料電池在不同電（diàn）流強度下均（jun1）產生極化現象；從（cóng）低（dī）電流的電化學極化到高電流的濃（nóng）差（chà）極化，都會影（yǐng）響電堆的功率輸出，而降低極化現象可以通過如提高催化劑活性來實現。國內外均（jun1）有不少高活性催化劑的解決方案，隻是技術上關於碳載體和（hé）鉑金屬（shǔ）含量兩部分（fèn）存在差異。

鉑金屬（shǔ）在碳載體上的高度分散是催化劑設計重要因素，比表麵積（jī）高、導電性（xìng）和穩定性好是對碳載體的要求。可科研機構（gòu）對於（yú）碳材料的技術研究並不重（chóng）視以致於基礎相對薄弱，繼而影響催化劑碳載體的製備研究。據資料顯示，在豐田Mirai的燃料（liào）電池裏，催化劑的鉑金屬含量為0.175g/kW；而目前國內同類型（xíng）產品的（de）鉑金屬（shǔ）含量多在0.4-0.5 g/kW的水平，較好的產品可以控製在0.3 g/kW。美國能源部DOE曾設定2020年催化劑技（jì）術指標，是鉑族金屬總量是0.125 g/kW，由此可（kě）見國內外的催化劑技術仍然存在不小差距（jù）。

去年全國生產燃料電池車型3018輛，而根據（jù）中國氫能聯盟發布的《產業白皮書》，預計2020~2025年國內氫燃料電池汽車達到5萬輛；2026~2035年（nián）達到130萬輛（liàng）；2036~2050年達到500萬輛，由此可見燃料電池汽車的市場前景令人期待。

但（dàn）燃料電池的發展離不開關鍵部分的進步，對照外國專攻催化劑的企業，多數以可持續發展作為戰略，持續地對催化劑領域長期投（tóu）入。而國內的企業應該減（jiǎn）少環繞政策和補貼，通過設備、科研人員和資金的投（tóu）入，與終端應用、量產化等領域結（jié）合，製造出適合的產品供市場發展。