上海交大高性能质子膜使得燃料电池寿命达6000小时以上

现阶段国外的氢燃料电池乘用车要求必须能保障5000个工作小时，乘用车（巴士）则要保障1.8万个工作小时。

昨日，上海交大官网上发布了化工学院张永明教授获得了戴姆勒-奔驰与福特公司研发燃料电池发动机的合资公司（AFCC）颁布的技术达标奖的公告。公告称张永明团队研发的燃料电池质子膜在保持高性能的前提下，使用寿命长达6000小时以上，完全可以满足最新一代奔驰燃料电池车的设计要求。

AFCC按照奔驰和福特新能源汽车的设计指标，对燃料电池膜有几十个技术鉴定指标，包括技术、产品生产、专利所有权等都要进行审核，只有通过这三个阶段的鉴定才有可能被燃料电池汽车产业采用。今年12月，AFCC也向东岳集团颁发了技术达标奖。据悉东岳集团的燃料电池膜寿命已经达到了6000个小时。

质子交换膜燃料电池是一种常见的燃料电池，而质子交换膜作为其核心部件，对电池的性能起着至关重要的作用，它的好坏直接影响电池的使用寿命。氢气与氧气进行非燃烧的氧化还原反应，通过催化剂实现电子与离子的分离，氢离子可以直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子只能通过外电路才能到达阴极，电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。

目前在氢燃料电池中使用的质子交换膜均采用全氟化聚合物材料合成，该材料具有稳定性好、使用寿命长等优势，相对来说可以保证良好的化学和电化学稳定性、高质子导电性、良好的阻气性能、高机械强度、与电极较好的亲和性。但是它的开发和生产难度很大，制造成本过高，售价昂贵，国产程度低，主要依赖进口。现在应用较多的质子交换膜主要有美国杜邦公司的Nafion系列膜、美国陶氏化学公司的XUS-B204膜、日本旭化成的Aciplex膜、日本旭硝子的Flemion膜、日本氯工程公司的C膜以及加拿大Ballard公司的BAM型膜，其中国内外应用最广泛的是由美国杜邦公司研制的Nafion系列全氟磺酸质子交换膜。

以国内企业主要向美国杜邦公司采购的Nafion质子交换膜为例，每平米质子交换膜成本约为400美金以上，一般每辆氢燃料电池汽车需要20平米以上，整车光质子交换膜成本就需要5万元，按照丰田最新Mirai燃料电池汽车售价30万元来算，光质子交换膜就占到整车成本15%以上。高昂的成本对于燃料电池的生产和推广带来了很大的阻碍。

不过燃料电池车在环保方面可以达到零污染，而且能源补给时间短、能量密度高等优势都是其他新能源汽车无法匹及的，因此国内对于燃料电池，尤其是其核心质子交换膜技术的探索和研究也从未停止。

此前就有消息称电子科大教授何伟东及其团队在实验室中研发出的质子交换膜能够与杜邦公司的产品抗衡，并且成本仅为杜邦的十分之一，现在正在寻求产业化的机会。天津大学、武汉理工大学、大连化学物理所等在质子交换膜领域也有比较久的研究历史。

前年中国工程院院士、中国燃料电池技术学术带头人之一衣宝廉认为，国产燃料电池的一些关键材料，例如质子交换膜等，样本的测试结果已达到甚至优于国际水平，只是生产的一致性不好，还没有自动控制的生产线。

现在国内已有质子交换膜的商业化生产商，主要是大连新源动力、上海神力科技和同济科技旗下的中科同力。同济科技与中科院上海有机化学研究所、上海神力科技共同组建了中科同力化工材料有限公司，同济科技目前持股36.23%。中科同力主要致力于质子交换膜燃料电池关键材料与部件研发。