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(shù)，其潔凈、高效、無(wú)污染特點(diǎn)越來(lái)越引起關(guān)注。尤其氫燃料電池，因其零污染與高效率的特質(zhì)，目前正廣泛應(yīng)用于公共交通、商用車輛、船舶等多種應(yīng)用場(chǎng)景。但受制于成本、基建等問(wèn)題，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈尚未“大展拳腳”。
7月8日，2024世界燃料電池大會(huì)（2024 World Fuel Cell Conference）在寧波拉開帷幕。全球氫能及燃料電池領(lǐng)域的50余位頂尖專家、相關(guān)領(lǐng)域?qū)W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(lǐng)域關(guān)鍵問(wèn)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(yīng)用發(fā)展。
據(jù)悉，世界燃料電池大會(huì)是由國(guó)際氫能協(xié)會(huì)主辦的多學(xué)科交叉會(huì)議，旨在為該領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者提供一個(gè)高端平臺(tái)，提煉燃料電池和氫能源的國(guó)際戰(zhàn)略和發(fā)展路線圖，并與各國(guó)政府基金機(jī)構(gòu)、政策制定機(jī)構(gòu)與頭部企業(yè)合作，共同推動(dòng)全球燃料電池與氫能源領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展。
現(xiàn)場(chǎng)，廈門大學(xué)孫世剛院士、東京工業(yè)大學(xué)教授Shuichiro Hirai等國(guó)際氫能及燃料電池領(lǐng)域著名專家?guī)?lái)了精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告。
催化器是燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)。“質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）能直接且高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，鉑基材料仍是PEMFC運(yùn)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(jià)格限制了PEMFC的商業(yè)化和廣泛應(yīng)用。”孫世剛院士在題為“質(zhì)子交換-膜燃料電池催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能增強(qiáng)”的報(bào)告中指出，此外，PEMFC陰極的氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(duì)這些問(wèn)題，孫世剛院士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)基于對(duì)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的深入理解，設(shè)計(jì)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(zhì)子和電子電導(dǎo)率以及高電化學(xué)表面積。Shuichiro Hirai教授在報(bào)告中指出，催化劑墨水的分散性能夠調(diào)控催化劑層的多孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響聚合物電解質(zhì)燃料電池的高功率密度運(yùn)行。為此，研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)技術(shù)，深入研究了催化劑墨水的分散機(jī)制。通過(guò)研究，他們總結(jié)出針對(duì)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(huì)專家日本九州大學(xué)教授Ito Kohei，香港科技大學(xué)教授邵敏華，美國(guó)范德比爾特大學(xué)教授Piran R Kidambi圍繞“重大關(guān)鍵突破以引領(lǐng)氫能：材料和方法”開展了圓桌論壇，清華大學(xué)教授張劍波主持了本場(chǎng)論壇。
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)自學(xué)術(shù)界及企業(yè)界的參會(huì)人員提出的“對(duì)于氫能的未來(lái)發(fā)展，什么方向更具有前景，更值得探索”及“實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模應(yīng)用，還有哪些值得科研工作者繼續(xù)探索的”等問(wèn)題，孫世剛院士表示要加強(qiáng)跨領(lǐng)域，跨學(xué)科合作，結(jié)合各學(xué)科優(yōu)勢(shì)，共同推進(jìn)氫能領(lǐng)域進(jìn)步。Piran教授表示要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，以底層技術(shù)引導(dǎo)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(lǐng)域包括氫能大放異彩，但是要正確使用AI技術(shù)，發(fā)展健康氫能技術(shù)。
未來(lái)2天，與會(huì)院士、專家學(xué)者還將聚焦氫能、燃料電池以及交叉學(xué)科的最新研究進(jìn)展帶來(lái)60余篇精彩報(bào)告。
新能源產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌的當(dāng)下，燃料電池技術(shù)距離大規(guī)模應(yīng)用究竟有多遠(yuǎn)？
大會(huì)共同主席、加拿大滑鐵盧大學(xué)李獻(xiàn)國(guó)院士接受采訪時(shí)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(dòng)機(jī)，是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置，能量密度高、續(xù)航強(qiáng)，在很多場(chǎng)景應(yīng)用上有先天優(yōu)勢(shì)，“目前最大瓶頸還在于加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，而這有賴于燃料電池本身的技術(shù)革新和成本下降。”
在李獻(xiàn)國(guó)看來(lái)，燃料電池和鋰電池等是相輔相成的技術(shù)，各有優(yōu)勢(shì)和短板。“作為一個(gè)新技術(shù)，被市場(chǎng)接受需要周期，燃料電池技術(shù)真正被大規(guī)模使用有可能要到本世紀(jì)中葉。”為此他認(rèn)為，地方政府和行業(yè)應(yīng)保有更大耐心，先把關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做好。
中國(guó)科學(xué)院大連化物所邵志剛研究員對(duì)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(shù)理想的應(yīng)用場(chǎng)景，叉車、船舶、物流車輛等都可嘗試與燃料電池結(jié)合。寧波有潛力在相關(guān)領(lǐng)域新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝上率先取得技術(shù)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(guó)家電投等單位布局氫能電池。作為本次會(huì)議承辦方之一，中國(guó)科學(xué)院寧波材料所積極發(fā)力燃料電池技術(shù)，目前已建成氫能與儲(chǔ)能材料技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，開展綠色制氫、可持續(xù)安全儲(chǔ)能技術(shù)、氫能化工與脫碳技術(shù)、燃料電池技術(shù)相關(guān)研究，并成功落地千瓦級(jí)海水電解堆，大功率SOEC電解堆、燃料電池膜電極關(guān)鍵材料、電動(dòng)車電堆、長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人機(jī)電堆等。
7月8日，2024世界燃料電池大會(huì)（2024 World Fuel Cell Conference）在寧波拉開帷幕。全球氫能及燃料電池領(lǐng)域的50余位頂尖專家、相關(guān)領(lǐng)域?qū)W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(lǐng)域關(guān)鍵問(wèn)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(yīng)用發(fā)展。
據(jù)悉，世界燃料電池大會(huì)是由國(guó)際氫能協(xié)會(huì)主辦的多學(xué)科交叉會(huì)議，旨在為該領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者提供一個(gè)高端平臺(tái)，提煉燃料電池和氫能源的國(guó)際戰(zhàn)略和發(fā)展路線圖，并與各國(guó)政府基金機(jī)構(gòu)、政策制定機(jī)構(gòu)與頭部企業(yè)合作，共同推動(dòng)全球燃料電池與氫能源領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展。
現(xiàn)場(chǎng)，廈門大學(xué)孫世剛院士、東京工業(yè)大學(xué)教授Shuichiro Hirai等國(guó)際氫能及燃料電池領(lǐng)域著名專家?guī)?lái)了精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告。
催化器是燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)。“質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）能直接且高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，鉑基材料仍是PEMFC運(yùn)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(jià)格限制了PEMFC的商業(yè)化和廣泛應(yīng)用。”孫世剛院士在題為“質(zhì)子交換-膜燃料電池催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能增強(qiáng)”的報(bào)告中指出，此外，PEMFC陰極的氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(duì)這些問(wèn)題，孫世剛院士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)基于對(duì)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的深入理解，設(shè)計(jì)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(zhì)子和電子電導(dǎo)率以及高電化學(xué)表面積。Shuichiro Hirai教授在報(bào)告中指出，催化劑墨水的分散性能夠調(diào)控催化劑層的多孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響聚合物電解質(zhì)燃料電池的高功率密度運(yùn)行。為此，研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)技術(shù)，深入研究了催化劑墨水的分散機(jī)制。通過(guò)研究，他們總結(jié)出針對(duì)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(huì)專家日本九州大學(xué)教授Ito Kohei，香港科技大學(xué)教授邵敏華，美國(guó)范德比爾特大學(xué)教授Piran R Kidambi圍繞“重大關(guān)鍵突破以引領(lǐng)氫能：材料和方法”開展了圓桌論壇，清華大學(xué)教授張劍波主持了本場(chǎng)論壇。
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)自學(xué)術(shù)界及企業(yè)界的參會(huì)人員提出的“對(duì)于氫能的未來(lái)發(fā)展，什么方向更具有前景，更值得探索”及“實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模應(yīng)用，還有哪些值得科研工作者繼續(xù)探索的”等問(wèn)題，孫世剛院士表示要加強(qiáng)跨領(lǐng)域，跨學(xué)科合作，結(jié)合各學(xué)科優(yōu)勢(shì)，共同推進(jìn)氫能領(lǐng)域進(jìn)步。Piran教授表示要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，以底層技術(shù)引導(dǎo)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(lǐng)域包括氫能大放異彩，但是要正確使用AI技術(shù)，發(fā)展健康氫能技術(shù)。
未來(lái)2天，與會(huì)院士、專家學(xué)者還將聚焦氫能、燃料電池以及交叉學(xué)科的最新研究進(jìn)展帶來(lái)60余篇精彩報(bào)告。
新能源產(chǎn)業(yè)風(fēng)起云涌的當(dāng)下，燃料電池技術(shù)距離大規(guī)模應(yīng)用究竟有多遠(yuǎn)？
大會(huì)共同主席、加拿大滑鐵盧大學(xué)李獻(xiàn)國(guó)院士接受采訪時(shí)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(dòng)機(jī)，是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置，能量密度高、續(xù)航強(qiáng)，在很多場(chǎng)景應(yīng)用上有先天優(yōu)勢(shì)，“目前最大瓶頸還在于加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，而這有賴于燃料電池本身的技術(shù)革新和成本下降。”
在李獻(xiàn)國(guó)看來(lái)，燃料電池和鋰電池等是相輔相成的技術(shù)，各有優(yōu)勢(shì)和短板。“作為一個(gè)新技術(shù)，被市場(chǎng)接受需要周期，燃料電池技術(shù)真正被大規(guī)模使用有可能要到本世紀(jì)中葉。”為此他認(rèn)為，地方政府和行業(yè)應(yīng)保有更大耐心，先把關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做好。
中國(guó)科學(xué)院大連化物所邵志剛研究員對(duì)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(shù)理想的應(yīng)用場(chǎng)景，叉車、船舶、物流車輛等都可嘗試與燃料電池結(jié)合。寧波有潛力在相關(guān)領(lǐng)域新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝上率先取得技術(shù)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(guó)家電投等單位布局氫能電池。作為本次會(huì)議承辦方之一，中國(guó)科學(xué)院寧波材料所積極發(fā)力燃料電池技術(shù)，目前已建成氫能與儲(chǔ)能材料技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，開展綠色制氫、可持續(xù)安全儲(chǔ)能技術(shù)、氫能化工與脫碳技術(shù)、燃料電池技術(shù)相關(guān)研究，并成功落地千瓦級(jí)海水電解堆，大功率SOEC電解堆、燃料電池膜電極關(guān)鍵材料、電動(dòng)車電堆、長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人機(jī)電堆等。
