山東東嶽化工集團張永明：燃料電池車終將取代內燃機汽車

1月11-13日，中國電動汽車百人會論壇（2019）在北京釣魚臺國賓館召開，山東東嶽化工集團公司研究院首席科學家張永明發表了主題演講，演講內容如下：

尊敬的衣院士，尊敬的歐陽院士，各位嘉賓，上午好！前面各位專家已經介紹了很多，我聚焦在膜上面，如果說醫生我也只能算“專科醫生”了。

這是今天我要介紹的內容：

第一，全氟質子膜在燃料電池中的角色。鉛酸電池也是有膜的，這裏面是硫酸液體膜在起作用，鋰電池也是有隔膜的，PE、PP的這種雙向拉伸的膜，裏面浸了電解液以後也成爲傳導離子的膜，所以所有的電池都需要中間的膜，燃料電池更加需要這個膜。在燃料電池裏面是以膜，現在我們用這個氫燃料電池以膜來命名的，質子膜燃料電池，所以體現這個膜在燃料電池裏面起的作用更重要。

現在很多做膜研究的，尤其學術界做了很多很多膜，到底哪種膜適合在氫燃料電池裏用呢？經過多年的實踐，只有全氟的質子膜纔可以用，剛纔王海江教授也講了這個問題。爲什麼呢？主要我們這個膜是由膜材料，經過一種加工手段做出來的膜，這個膜材料是一個高分子材料，我們現在這個膜材料高分子骨架是一個全氟的骨架，這個骨架是非常非常穩定的。大家看體育場的頂棚在外邊曬，曬幾十年也不變化，就是這種材料，特別穩定，特別適合在惡劣的電化學環境裏邊來使用。

這是一般碳氫的，碳氟類的建築是最大的，所以它是最穩定的，這是從化學角度上來說，只要看見你就能知道什麼穩定、什麼不穩定。

全氟的質子膜它的性能是最佳的，但不是說沒有缺陷的。這個最佳，一個是電導率，同樣情況下它是最好的，水的傳遞是最快的，因爲沒有水在目前的情況下電池是沒有辦法工作的。再有，隔絕電子，可以導質子但是不允許電子通過，再一個是壽命長，所以基於這個方面的原因選其他的，可能有一種、兩種、三種都不可能，具有四種優異的性能，所以最後選定的是這種，現在日常跑的車都是基於全氟的膜做的。

我們看看這個膜，全氟的高分子材料是不是就一種呢？遠遠不是，有很多種。我們看看各種成膜的聚合物，這些都可以拿來用。前面都是一些氟交鏈的，就是一根一根線放在一起的，還有交鏈的、打結的，有各種各樣的結構。各家用的情況也都不一樣。這是它的分子結構，能夠傳導質子的就是這個小點和這個小點，含量非常少的，所以說這個含氟的成膜材料還有很大空間的發展，不是現在說到這兒發展結束了，遠遠不是。

我們要採用鏈再短一點，我們看在結構上就會出現這些傳導質子的集團就會增加，中間還有那麼多綠球呢，綠球是氟，都可以帶上支鏈，所以這就是全氟質子膜發展方向，將來每升6千瓦、7千瓦、8千瓦都有可能。

我們看膜的時候外觀是一個平平整整很光亮的膜，細一看表面是粗糙不一樣的，我們主要是看裏面的孔道，因爲質子都要從一面傳遞到另一面，必須來弄清楚這個通道是什麼樣的情況、整個微觀結構是什麼情況，這是已經做出來的很多微觀的，但這個微觀還不夠微觀。

這邊通道是整個質子膜的第一要素，它的大小、形狀、數量、磺酸根的密度、分佈都有影響，非常複雜。搞研究的人喜歡複雜的東西，可以表現出自己的才華，所以這是一個非常遊樂區的研究領域，有很多的文章在發表，也提出了各種不同的模型。各種模型提了很多，但是大家注意，這都是模型而不是實際得到的這樣一個結果，也就是說，這個東西是根據實驗結果猜的，不是直接得到的。就像這個黑箱，他說是這樣的、他說是那樣的，到底裏邊是什麼有待於進一步弄清。弄清這個黑箱，對將來膜的發展是非常非常有意義的。

這邊是我們最近做的一些工作。我們通過前面這些結果可以直接觀察到這個裏邊的微觀結構，就是進到這個箱子裏邊了，這樣我們就知道它的構成是什麼、實際的結構是什麼，都一清二楚。

因爲我一直在學校，也在東嶽集團，一個國家重點實驗室負責這個事情，這個研究從基礎研究，和後邊的工業化放大有一個比較緊密的結合。（PPT）這是東嶽公司的情況，現在能做膜有很多家，現在主要有十幾家在做這個膜，但是要想形成完整的產業鏈是很少的，像這樣一個產業鏈只有東嶽做到了，一點也不誇張、一點也不吹牛的做到了。目前東嶽有一個5萬平方米的試驗線，實驗線上的產品應該不能作爲完善的產品，接下來要做的是一個50萬平方米的，這個是正而八經的生產線，到生產線以後希望這個膜的性能和質量能夠滿足我們中國乃至國外燃料電池發展的這樣一個需求。5萬平方米這個生產線實際就是一個嘗試的，在這上面積累了很多的經驗，接下來在放大時候我們基於這個地方得到的信息得到這樣一些技術來做更完善的系統。

這是有關的原料，一套裝置原料，1千萬平方米的膜，有很多原料，這是其中一種原料，完全足夠了，所以大家儘可放心，原料是沒有問題的。

這個膜現在有沒有發展空間呢？實際上膜發展空間還是很大的，大家都知道想造4千瓦、5千瓦、6千瓦、7千瓦、8千瓦每升的電堆，膜在裏邊扮演着極其關鍵的作用，接下來的事情還有很多，空間也非常大，所以更高性能、更長壽命、更低成本的膜是我們努力的這樣一個方向。

最後我想說，對於燃料電池車是不是終將取代內燃機汽車？我們是這樣堅信的，2001年我們進入這樣一個領域開始研究，就堅信將來會取代內燃機汽車，是不是能取代，但是我們信念是這樣的。

奔馳公司宣佈2025年要停產內燃機車，所以我們有了這種想法，實際情況也是豐田的車已經非常成功了，下面的車也即將推出。

本來這張片子我不想放，昨天來了以後放上去的，爲什麼呢？最近我們又看到網上，我們華爲的一位員工又被波蘭給抓了，競爭問題想說兩句，我們中國人聽到國外的先進技術都歡欣鼓舞、爲之叫好，但是中國出現一些新的技術、新的公司受到國外百般的刁難。所以在我們膜的研究領域，我是希望大家能夠和平相處，我們不追求暴利，但是我們也不去打價格戰，打的大傢什麼也沒有，對這個行業沒有什麼好處。

這是國外的公司，大家看現在真正做膜的公司中國就是東嶽一家，剩下就是國外的這些家在做，可能在座的有國外的朋友，所以我們希望大家可以坐下來探討探討，也可以合作，我們可以成爲夥伴，我們不要成爲仇敵。

敬請關注蓋世汽車“2019電動汽車百人會”專題實錄