「氢听剧场」——作为中国（佛山）国际氢能与燃料电池技术及产品展览会极具特色品牌活动之一，已成功举办五届。剧场通过组织邀请行业技术专家，以演讲、论道的形式，共同分享氢能行业前沿技术理念及实战干货。演讲内容涵盖燃料电池系统技术及成果应用，燃料电池关键部件技术分享、氢能与基础设施建设等方向。
今年，氢听剧场再度升级，以半开放的形式，于11月15下午-16日上午在樵山文化中心A馆二楼成功举办。本次氢听剧场参与嘉宾已达14位，设有主题演讲、新品发布会、氢听论道等多个环节！
以下，将陆续发布氢听剧场嘉宾演讲内容速记。
《高温甲醇燃料电池船用系统开发及应用》
中科嘉鸿（佛山市）新能源科技有限公司
研发经理
高越
大家下午好，今天给大家分享的报告是高温甲醇燃料电池船用系统开发及应用。
中科嘉鸿（佛山市）新能源科技有限公司研发经理 高越
首先介绍一下船运行业的发展。现在整个船运正在飞速发展，整体吞吐量也在与日俱增。船运有着运输量大，成本低的优点，有80%的国际货物货是通过航运完成，我国更是高达90%以上。与其高速发展对应的是排放的现状，全球每年的燃料消耗330兆吨，其中77%是污染较严重的重油，造成的二氧化碳排放每年要达到700兆吨，同时SOX的排放占全球总排放的4-9%，NOX占据10-15%。针对这个问题我们提出了一个应对之策，首先是使用低碳燃料，包括甲醇、乙醛、甲烷、氢气、丙烷等等。另一方面，针对燃料进行高效利用，比如燃料电池。
针对甲醇燃料进行分析，氢气和甲醇都是一个非常常见的能源载体，氢能具有资源丰富、制配容易、能量转化效率高，环境友好等诸多优点，但是它在推广当中有诸多的问题。甲醇在常温下是液体，它在制配、存储、物流以及基础建设方面都有诸多的优势。当然了，我们也会有一个疑问，甲醇在整个过程当中会有二氧化碳的产生，依然有碳排放。针对这个问题无论是国外的George A. Olah，还是国内大化所李灿院士都提出了一个整体解决方案。它将阳光通过光伏发电，然后进行电解水制氢，和捕获二氧化碳合成绿色甲醇。而甲醇其实作为一个碳中性的燃料，它是一个非常优异的液态储氢载体，得到了这个绿色甲醇可以通过我们的燃料电池进行一个动力电源、辅助电源、热电联供等多个场景的应用。在甲醇的安全性方面，甲醇汽化潜热大，常温下蒸发量是远低于汽油，而甲醇燃烧的速度是低于汽油的4倍，释放的热量只有汽油1/8，所以美国的DOE对甲醇安全进行了一个评级，认为它的安全性是介于汽油和柴油之间。另一方面，我们公众总是认为甲醇是一个毒的东西，实际上这是源于之前山西假酒事件。实际上甲醇半致死浓度是远高于汽油、柴油、重油以及甲烷，可以看到它的这个毒性远低于这几种燃料。在能量对比方面，甲醇能量密度基本上可以达到柴油的一半左右，目前在船运行业认为甲醇和液化天然气是适合长距离运输，氢气、液压以及锂电池是被认为适用于短途运输。
甲醇燃料电池和氢燃料电池类似，都是将化学能转化成电能的一个装置，它的工作原理和一次、二次电池相同，工作方式又和汽柴油发动机类似，因此它的技术特点兼顾二者的优点，它的能量转化效率高，环境友好，燃料资源丰富，储运加注方便。
我们将甲醇燃料电池和以下三种，首先是直接甲醇燃料电池，它是甲醇液体燃料直接作为阳极反应物直接进入到电堆当中，它这种燃料电池受制于整个系统的比功率，一般整个系统的功率大概在1000瓦以下。第二种是甲醇重整燃料电池，它是甲醇经过催化重整，然后再经过分离和净化，将一氧化碳的含量降低到10ppm，进入到低温电堆当中。我们公司做的是高温甲醇燃料电池，其原理是甲醇经过催化重整之后得到混合直接进入高温电堆当中，电极的反应速率有了大幅度的提升，抗CO的能力也显著增强，关键“卡”在耐高温电解质膜。在整个系统的集成过程中省去了分离和净化的装置，大大优化了系统的流程。
在船用航运领域燃料电池标准有以下几个部分，其中现阶段参考的标准就是今年上半年刚刚发布的《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则》。而推广甲醇燃料电池实际上也是符合中国能源结构和双碳目标的国情。在今年9月份五部委和国家能源局都对甲醇燃料电池和甲醇燃料提出了一个新的指导意见。去年10月份，交通运输部在发布的《绿色交通“十四五”发展规划》中也提出了要积极探索甲醇动力船舶的应用。而我们的产品在船用市场的定位主要分为动力电源和辅助电源两款，其中在动力电源我们主要是针对船主动力，解决它现在痛点的问题。在辅助电源方面，我们除了给船上提供生活用电以外同时我们会进行热电的联供，为船提供热水，整体燃料综合利用效率可以达到90%以上。
在我们系统开发过程中，我们系统是采用模块化设计，方便系统的灵活串并联使用。这款是我们开发的10kW的高温甲醇燃料电池模块，它涵盖了包括从模、电极、膜电极以及系统集成的整套相关关键技术。
在我们这个电堆开发过程，实际我们做的是高温质子交换膜电堆，我们遵循的设计原则包括批量生产、双极板减薄、功率密度增加、启动时间缩短等等。针对我们不同的系统功率等级5-30kW、20-60kW和60-120kW，我们分别开发了以MEA有效面积160cm²的5到8kW电堆，MEA有效面积300 cm² 的10到15kW电堆，以及后续我们将要开发的MEA有效面积是600 cm² 的20-30kW的电堆。
在我们系统控制开发过程当中，我们建立了系统的动态模型，根据多目标的需求进行了整个系统框架模拟搭建，对整个系统状态模拟、监控和控制，整体提升了系统控制开发的效率。
在产品应用阶段，针对船用市场我们主要针对以下四个方面。包括交通运输的运输船、休闲餐饮旅游船，以及观光船和一些小型功能船。在运输船领域，目前我们正在推进的场景是从武汉到上海的一个集装箱船货船，它全程是1100公里，原方案是采用锂电池加换电的方案，它的续航里程是380公里，总重是540吨。而我们提供高温甲醇燃料电池的方案总重是130吨，整个续航历程达到800公里，而且加注时间，从原来换电的3到5小时变更为加注时间大概是15到30分钟，整体动力系统价格也是降到了原来的1/3左右。在我们游船开发过程中，我们首先保证游船综合能源供给以及多电压平台的输出，我们通过综合配电箱的电压调整和匹配对整船的基础照明、通信系统提供12/24V输出；匹配电机电压，为船只提供主动力输出；通过DCAC的转换满足它的空调、餐饮以及娱乐系统的功能。
这么多的开发技术离不开我们的技术团队的支撑，刚才主持人介绍了，我们这个团队是来自中国科学院大连化学物理研究所孙公权团队，获得是南海区“天佑之星”项目支持，致力于成为世界一流的甲醇燃料电池产品及服务的供应商。公司目前资源丰富，具备新能源、自动驾驶、大数据的全链条的整合能力。公司研发秉承的是全链条自主研发，我们从电催化剂、电解质膜、膜电极、双极板的制备，到燃料处理器和电催的开发，最后到系统集成都是自主完成。其中在电催化剂、电解质膜、膜电极和系统集成方面都处于国际国内领先水平。更值得一提的是今年的电解质膜产线、电极涂布线和MEA的压合线，目前已经在佛山落地投产。
这么多年，我们团队也有一些奖励，其中我们团队获得省部级以上奖励9项，其中国家级奖项3项。申请的发明专利460项，授权230项，其中国际专利是33项，授权13项。
在标准方面，我们牵头制定国家标准2项；牵头国军标数项；同时参与了国际IEC标准的编制。
在产品应用开发我们有很多首创，去年下水的国际首艘甲醇燃料电池主辅动力船；在2016年我们开发研制了甲醇燃料电池的乘用车和老爷车；在2020年，我们首套高温燃料电池系列电站的项目通过验收，图中是我们在海拔4700米进行的一个高海拔测试。在2019年，我们完成了首例甲醇燃料电池长航无人机试飞，整个续航时间达到20小时。
最后是船用市场进行产品开发展望，我们目前产品开发集中在小型船和中型船，随着技术领域的突破以及产品应用的需求，我们后续会开发120千瓦的模块，覆盖整个大中小各个类型的船舶应用。
最后，希望借助甲醇高温燃料电池技术助力绿色航运产业扬帆远航，感谢大家。
谢谢！
主持人：感谢高经理给我们的介绍。中科嘉鸿所走的这条燃料电池的路，还有船用的这条路，应该说在行业内的都是比较有特色的。想问一下中科嘉在氢能产业这块领域未来的发展，商业模式和未来的规划是什么？能给我们再做个简单的总结和解释吗？
高越：中科嘉鸿这边我们目前主要的市场是有车、船、电站以及热电联等几个方向。今年主营的方向是面向船用市场，我们为了攻克这个市场从国家标准的推进，到产品应用示范进行了全方位的布局，谢谢大家。
主持人：谢谢高经理。
氢听剧场 | 优社动力：《解决燃料电池空压机痛点》& 新品发布会
原文始发于微信公众号（华南新能源汽车产业促进中心）：氢听剧场 | 高越：《高温甲醇燃料电池船用系统开发及应用》
艾邦氢能产业链通讯录，目前有2200人加入，如亿华通、清极能源、氢蓝时代、雄韬、氢牛、氢璞、爱德曼、氢晨、喜马拉雅、明天氢能、康明斯、新源动力、巴拉德、现代汽车、神力科技、中船712等等，可以按照标签筛选，请点击下方关键词试试
资料下载：