燃料電池是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電的第四種發(fā)電技術，其潔凈、高效、無污染特點越來越引起關注。尤其氫燃料電池，因其零污染與高效率的特質，目前正廣泛應用于公共交通、商用車輛、船舶等多種應用場景。但受制于成本、基建等問題，相關產(chǎn)業(yè)鏈尚未“大展拳腳”。
7月8日，2024世界燃料電池大會（2024 World Fuel Cell Conference）在寧波拉開帷幕。全球氫能及燃料電池領域的50余位頂尖專家、相關領域學者與產(chǎn)業(yè)界代表近400人齊聚一堂，圍繞氫能高效利用、燃料電池領域關鍵問題與產(chǎn)業(yè)前沿，深入交流探討，助力全球氫能與燃料電池研發(fā)與應用發(fā)展。
據(jù)悉，世界燃料電池大會是由國際氫能協(xié)會主辦的多學科交叉會議，旨在為該領域專家學者提供一個高端平臺，提煉燃料電池和氫能源的國際戰(zhàn)略和發(fā)展路線圖，并與各國政府基金機構、政策制定機構與頭部企業(yè)合作，共同推動全球燃料電池與氫能源領域的產(chǎn)學研協(xié)同發(fā)展。
現(xiàn)場，廈門大學孫世剛院士、東京工業(yè)大學教授Shuichiro Hirai等國際氫能及燃料電池領域著名專家?guī)砹司实膶W術報告。
催化器是燃料電池的關鍵技術。“質子交換膜燃料電池（PEMFC）能直接且高效地將化學能轉化為電能，鉑基材料仍是PEMFC運行中不可替代的催化劑。然而，鉑金屬的稀缺性及其高昂的價格限制了PEMFC的商業(yè)化和廣泛應用。”孫世剛院士在題為“質子交換-膜燃料電池催化劑的結構設計與性能增強”的報告中指出，此外，PEMFC陰極的氧還原反應動力學極其緩慢，這也是阻礙PEMFC快速發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一（現(xiàn)有PEMFC中所用鉑的90%都裝載在陰極）。
針對這些問題，孫世剛院士帶領的研究團隊基于對結構-性能關系的深入理解，設計并研究了具有高活性和穩(wěn)定性的鉑基催化劑，包括高指數(shù)面納米晶體催化劑和鉑合金納米催化劑，并探索了高活性非貴金屬催化劑的可能性。
優(yōu)異的燃料電池催化劑層需要具備低氧傳輸阻力、高質子和電子電導率以及高電化學表面積。Shuichiro Hirai教授在報告中指出，催化劑墨水的分散性能夠調控催化劑層的多孔結構，進而影響聚合物電解質燃料電池的高功率密度運行。為此，研究團隊利用激光散射粒度分布分析儀、掃描電子顯微鏡和衰減全反射紅外光譜等一系列先進技術，深入研究了催化劑墨水的分散機制。通過研究，他們總結出針對不同催化劑層的最優(yōu)水/乙醇比例、離子聚合物/碳比例以及干燥速度，從而優(yōu)化了催化劑層的性能。
隨后，孫世剛院士與參會專家日本九州大學教授Ito Kohei，香港科技大學教授邵敏華，美國范德比爾特大學教授Piran R Kidambi圍繞“重大關鍵突破以引領氫能：材料和方法”開展了圓桌論壇，清華大學教授張劍波主持了本場論壇。
針對現(xiàn)場來自學術界及企業(yè)界的參會人員提出的“對于氫能的未來發(fā)展，什么方向更具有前景，更值得探索”及“實現(xiàn)氫能的大規(guī)模應用，還有哪些值得科研工作者繼續(xù)探索的”等問題，孫世剛院士表示要加強跨領域，跨學科合作，結合各學科優(yōu)勢，共同推進氫能領域進步。Piran教授表示要加強基礎研究，以底層技術引導前沿發(fā)展。Ito教授表示現(xiàn)今人工智能（AI）發(fā)展很快，且已經(jīng)在各領域包括氫能大放異彩，但是要正確使用AI技術，發(fā)展健康氫能技術。
未來2天，與會院士、專家學者還將聚焦氫能、燃料電池以及交叉學科的最新研究進展帶來60余篇精彩報告。
新能源產(chǎn)業(yè)風起云涌的當下，燃料電池技術距離大規(guī)模應用究竟有多遠？
大會共同主席、加拿大滑鐵盧大學李獻國院士接受采訪時表示，相比鋰電池和固態(tài)電池，燃料電池在原理上更像發(fā)動機，是一個能量轉化裝置，能量密度高、續(xù)航強，在很多場景應用上有先天優(yōu)勢，“目前最大瓶頸還在于加氫站等基礎設施建設，而這有賴于燃料電池本身的技術革新和成本下降。”
在李獻國看來，燃料電池和鋰電池等是相輔相成的技術，各有優(yōu)勢和短板。“作為一個新技術，被市場接受需要周期，燃料電池技術真正被大規(guī)模使用有可能要到本世紀中葉。”為此他認為，地方政府和行業(yè)應保有更大耐心，先把關鍵技術研發(fā)和基礎設施建設做好。
中國科學院大連化物所邵志剛研究員對東道主寧波的燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景看好。“港口是燃料電池技術理想的應用場景，叉車、船舶、物流車輛等都可嘗試與燃料電池結合。寧波有潛力在相關領域新材料、新結構、新工藝上率先取得技術突破。”
寧波是全球第一大港，更是世界知名的制造之城，早在2016年，該市就牽手國家電投等單位布局氫能電池。作為本次會議承辦方之一，中國科學院寧波材料所積極發(fā)力燃料電池技術，目前已建成氫能與儲能材料技術實驗室，開展綠色制氫、可持續(xù)安全儲能技術、氫能化工與脫碳技術、燃料電池技術相關研究，并成功落地千瓦級海水電解堆，大功率SOEC電解堆、燃料電池膜電極關鍵材料、電動車電堆、長續(xù)航無人機電堆等。
7月8日，2024世界燃料電池大會（2024 World Fuel Cell Conference）在寧波拉開帷幕。全球氫能及燃料電池領域的50余位頂尖專家、相關領域學者與產(chǎn)業(yè)界代表近400人齊聚一堂，圍繞氫能高效利用、燃料電池領域關鍵問題與產(chǎn)業(yè)前沿，深入交流探討，助力全球氫能與燃料電池研發(fā)與應用發(fā)展。
據(jù)悉，世界燃料電池大會是由國際氫能協(xié)會主辦的多學科交叉會議，旨在為該領域專家學者提供一個高端平臺，提煉燃料電池和氫能源的國際戰(zhàn)略和發(fā)展路線圖，并與各國政府基金機構、政策制定機構與頭部企業(yè)合作，共同推動全球燃料電池與氫能源領域的產(chǎn)學研協(xié)同發(fā)展。
現(xiàn)場，廈門大學孫世剛院士、東京工業(yè)大學教授Shuichiro Hirai等國際氫能及燃料電池領域著名專家?guī)砹司实膶W術報告。
催化器是燃料電池的關鍵技術。“質子交換膜燃料電池（PEMFC）能直接且高效地將化學能轉化為電能，鉑基材料仍是PEMFC運行中不可替代的催化劑。然而，鉑金屬的稀缺性及其高昂的價格限制了PEMFC的商業(yè)化和廣泛應用。”孫世剛院士在題為“質子交換-膜燃料電池催化劑的結構設計與性能增強”的報告中指出，此外，PEMFC陰極的氧還原反應動力學極其緩慢，這也是阻礙PEMFC快速發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一（現(xiàn)有PEMFC中所用鉑的90%都裝載在陰極）。
針對這些問題，孫世剛院士帶領的研究團隊基于對結構-性能關系的深入理解，設計并研究了具有高活性和穩(wěn)定性的鉑基催化劑，包括高指數(shù)面納米晶體催化劑和鉑合金納米催化劑，并探索了高活性非貴金屬催化劑的可能性。
優(yōu)異的燃料電池催化劑層需要具備低氧傳輸阻力、高質子和電子電導率以及高電化學表面積。Shuichiro Hirai教授在報告中指出，催化劑墨水的分散性能夠調控催化劑層的多孔結構，進而影響聚合物電解質燃料電池的高功率密度運行。為此，研究團隊利用激光散射粒度分布分析儀、掃描電子顯微鏡和衰減全反射紅外光譜等一系列先進技術，深入研究了催化劑墨水的分散機制。通過研究，他們總結出針對不同催化劑層的最優(yōu)水/乙醇比例、離子聚合物/碳比例以及干燥速度，從而優(yōu)化了催化劑層的性能。
隨后，孫世剛院士與參會專家日本九州大學教授Ito Kohei，香港科技大學教授邵敏華，美國范德比爾特大學教授Piran R Kidambi圍繞“重大關鍵突破以引領氫能：材料和方法”開展了圓桌論壇，清華大學教授張劍波主持了本場論壇。
針對現(xiàn)場來自學術界及企業(yè)界的參會人員提出的“對于氫能的未來發(fā)展，什么方向更具有前景，更值得探索”及“實現(xiàn)氫能的大規(guī)模應用，還有哪些值得科研工作者繼續(xù)探索的”等問題，孫世剛院士表示要加強跨領域，跨學科合作，結合各學科優(yōu)勢，共同推進氫能領域進步。Piran教授表示要加強基礎研究，以底層技術引導前沿發(fā)展。Ito教授表示現(xiàn)今人工智能（AI）發(fā)展很快，且已經(jīng)在各領域包括氫能大放異彩，但是要正確使用AI技術，發(fā)展健康氫能技術。
未來2天，與會院士、專家學者還將聚焦氫能、燃料電池以及交叉學科的最新研究進展帶來60余篇精彩報告。
新能源產(chǎn)業(yè)風起云涌的當下，燃料電池技術距離大規(guī)模應用究竟有多遠？
大會共同主席、加拿大滑鐵盧大學李獻國院士接受采訪時表示，相比鋰電池和固態(tài)電池，燃料電池在原理上更像發(fā)動機，是一個能量轉化裝置，能量密度高、續(xù)航強，在很多場景應用上有先天優(yōu)勢，“目前最大瓶頸還在于加氫站等基礎設施建設，而這有賴于燃料電池本身的技術革新和成本下降。”
在李獻國看來，燃料電池和鋰電池等是相輔相成的技術，各有優(yōu)勢和短板。“作為一個新技術，被市場接受需要周期，燃料電池技術真正被大規(guī)模使用有可能要到本世紀中葉。”為此他認為，地方政府和行業(yè)應保有更大耐心，先把關鍵技術研發(fā)和基礎設施建設做好。
中國科學院大連化物所邵志剛研究員對東道主寧波的燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景看好。“港口是燃料電池技術理想的應用場景，叉車、船舶、物流車輛等都可嘗試與燃料電池結合。寧波有潛力在相關領域新材料、新結構、新工藝上率先取得技術突破。”
寧波是全球第一大港，更是世界知名的制造之城，早在2016年，該市就牽手國家電投等單位布局氫能電池。作為本次會議承辦方之一，中國科學院寧波材料所積極發(fā)力燃料電池技術，目前已建成氫能與儲能材料技術實驗室，開展綠色制氫、可持續(xù)安全儲能技術、氫能化工與脫碳技術、燃料電池技術相關研究，并成功落地千瓦級海水電解堆，大功率SOEC電解堆、燃料電池膜電極關鍵材料、電動車電堆、長續(xù)航無人機電堆等。
