冬日午后，一輛公交車載著乘客從大興國(guó)際氫能示范區(qū)前駛過(guò)，車身上的“氫燃料電池客車”字樣格外醒目。
這輛氫能公交車，加滿一次氫只需要10多分鐘，續(xù)航里程達(dá)400公里。當(dāng)前，氫能汽車動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件產(chǎn)品，正在大興國(guó)際氫能示范區(qū)源源不斷產(chǎn)出。北京市科委、中關(guān)村管委會(huì)表示，近年來(lái)，北京市持續(xù)圍繞氫能、儲(chǔ)能等領(lǐng)域推進(jìn)底層技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)裝備和核心部件研制及示范應(yīng)用，促進(jìn)未來(lái)能源領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。
氫燃料電池“芯片”性能突出
厚度只有頭發(fā)絲直徑十分之一的膜材料，是氫燃料電池的核心部件之一——質(zhì)子交換膜。它相當(dāng)于氫燃料電池的“芯片”，氫氣經(jīng)催化分解為質(zhì)子和電子后，質(zhì)子穿過(guò)薄膜，電子則會(huì)繞行輸出電能。
“雖然這張膜已經(jīng)薄至12微米，實(shí)際內(nèi)部又分為3層。兩層能傳導(dǎo)質(zhì)子的樹脂將超高強(qiáng)度聚四氟乙烯多孔膜夾在中間，這對(duì)生產(chǎn)技術(shù)要求很高。”清馳科技董事長(zhǎng)鄭虓用力拉扯薄膜，它雖輕薄但很強(qiáng)韌，輕易不會(huì)破裂。
位于大興國(guó)際氫能示范區(qū)的清馳科技生產(chǎn)線一塵不染。“我們常說(shuō)的PM10，就是空氣中直徑10微米的顆粒物，哪怕一個(gè)顆粒落下，都可能穿透這張薄膜，后續(xù)使用中就會(huì)導(dǎo)致氫氣串漏乃至電堆損壞。”鄭虓說(shuō)，目前，這張薄膜的關(guān)鍵原材料和核心生產(chǎn)工藝已在清馳團(tuán)隊(duì)的努力下實(shí)現(xiàn)了全環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)品與國(guó)際領(lǐng)先的同類產(chǎn)品性能相當(dāng)甚至更優(yōu)。
在生產(chǎn)線上，厚度微米級(jí)的原料跨越40米的距離，完成從原料到產(chǎn)品的變身，目前生產(chǎn)線每年擁有15萬(wàn)平方米的生產(chǎn)能力。不過(guò)，鄭虓和同事并未滿足于此，他們又設(shè)定了新目標(biāo)，通過(guò)研發(fā)持續(xù)優(yōu)化質(zhì)子交換膜的耐久性，進(jìn)而提升氫燃料電池重型卡車的性能和壽命。未來(lái)，這張膜還有望再“瘦身”，厚度減至8微米至10微米，應(yīng)用到無(wú)人機(jī)等低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。
甲醇做燃料實(shí)現(xiàn)發(fā)電供熱
示范區(qū)內(nèi)還生產(chǎn)了另外一張膜，它能耐受更高的溫度，工作溫度在120攝氏度至180攝氏度之間。“常見(jiàn)的低溫燃料電池工作溫度在80攝氏度以下，需要使用高純度氫作為燃料。”海得利茲董事長(zhǎng)相艷介紹，隨著工作溫度升高，催化劑耐受一氧化碳及雜質(zhì)氣體的能力極大提升，這意味著甲醇、天然氣等通過(guò)重整成為富氫氣體，即純度為70%左右的“粗氫”也能作為燃料，氫氣可以現(xiàn)制現(xiàn)用，避免了高純氫的儲(chǔ)存、運(yùn)輸環(huán)節(jié)，用氫成本可降低三分之二以上。
這樣一來(lái)，在沒(méi)有市政供電、供暖的環(huán)境中，甲醇就可以讓高溫質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)，既能發(fā)電又能供熱。近期，在北京城市副中心的臨時(shí)工地宿舍內(nèi)，這套熱電聯(lián)供系統(tǒng)為施工人員帶來(lái)了充足電能和融融暖意。僅需一套體積相當(dāng)于雙開門冰箱大小的系統(tǒng)，就能滿足工地臨時(shí)建筑的冬季用電取熱需求。
大興龐各莊的西瓜育苗有了氫能助力，即使在寒冬臘月，大棚內(nèi)也溫暖如春，為小苗提供溫暖的生長(zhǎng)環(huán)境。“預(yù)計(jì)明年，我們就能在市場(chǎng)上吃到有氫能助力的西瓜。它會(huì)不會(huì)更甜?我也想嘗嘗。”相艷笑著說(shuō)。
氫能汽車已經(jīng)安全上路
目前，氫燃料電池的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一是重型卡車、冷藏車等遠(yuǎn)距離、大載重運(yùn)輸場(chǎng)景。加氫高峰時(shí)段，一輛輛氫能卡車在大興海珀?duì)柤託湔鹃T口排隊(duì)等候。
越來(lái)越多的氫能汽車就行駛在我們身邊。氫能汽車動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵核心部件，正在示范區(qū)內(nèi)逐一突破。
“現(xiàn)在，我們的質(zhì)子交換膜已經(jīng)在一些重卡車輛上應(yīng)用，這些車輛已投入正常運(yùn)營(yíng)，大家日常在路上就有機(jī)會(huì)見(jiàn)到。”鄭虓自豪地說(shuō)，一輛49噸的氫能重卡動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)，就要應(yīng)用近25平方米的質(zhì)子交換膜材料。目前，這些車輛的平均行駛里程達(dá)到2萬(wàn)至3萬(wàn)公里，車輛狀態(tài)良好。
大興國(guó)際氫能示范區(qū)的建設(shè)與氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展同步邁進(jìn)。目前，示范區(qū)北區(qū)起步區(qū)已建成投運(yùn)，為從事氫能相關(guān)研究的高精尖企業(yè)提供測(cè)試、廠房、辦公空間等服務(wù);南區(qū)一期、二期建設(shè)完畢，地上建筑規(guī)模約4.7萬(wàn)平方米，今年下半年逐步交付客戶，三期國(guó)家氫燃料電池汽車質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心計(jì)劃于2025年上半年建成投用。(記者 劉蘇雅)
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