周晓东：美国燃料电池发展现状

5月19日至21日，“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开， 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

来自美国路易斯安那大学拉斐尔分校讲席教授、材料学院的院长周晓东教授发表了题为"美国燃料电池的发展现状"的精彩演讲。

演讲内容如下：

周晓东：

大家下午好!我是路易斯安那大学的材料创新院的院长。

我的报告分五部分，首先讲一下路易斯安那大学的创研院，然后讲美国的固体燃料电池发展的状况，接着讲几个公司的情况，内容网上都有，如果有可以给我发邮件。讲美国燃料电池状况的时候尽量不要拍照片，其他时候都可以拍，拍照片尽量不要把我拍进去。

路易斯安那州在美国南部，南部的温度和深圳差不多，我去这个地方的主要原因是路易斯安那州有美国10%的石油，更重要的它有美国25%的天然气，我们做燃料电池都知道，石油的天然气是我们重要的燃料，州和大学都非常支持，就毫不犹豫的去了，去年刚刚去。去了之后，我们的中国同事告诉，说路易斯安那州，世界上99%的小龙虾都是这个州产的，一年四季都在吃，现在小龙虾季节，中国同事们已经去了好多次，我还没有去过。欢迎大家去路易斯安那州品尝小龙虾。

我去了之后定了一个愿景，用天然气和石油作为材料创研院的重要方法驱动材料研究。这都是我现在做的项目。

第一个项目官老师也参与了，是我们和LGFCS一起做的，开发活性稳定的电解材料，官老师帮了很大的忙。第二个项目是在第一个项目的基础上做的，我个人觉得非常重要，它是开发一个加速测试，刚刚燃料电池、锂离子电池，包括程老师、徐总都提到这个问题，燃料电池需要用4万个小时，4万个小时太长了，大概5年时间。但是学生和公司里要测量4万个小时测试5年很困难，需要有加速测试的方法，不仅是给学生、公司的研究渠道，更重要的是顾客、用户提供保险，提供一个可预测分析。第三个项目是跟徐总讲的非常相关，LG公司给我们支持，包括州和学校对能研院也比较支持。

美国的研究状况，我讲一下怎样讨论技术的成熟度，如果一个技术可以去火星，这个技术成熟。如果一个技术可以上天，在飞机里应用是成熟的。第三个，这个技术在路上走，这个是成熟的。固定燃料电池去火星了，太阳能可以发电，发电之后把二氧化碳打开，做成氧气，所以说你们一定要有信心，肯定能用，问题是贵。除了贵之外其他都好。1997年它已经把这个系统做成了，有10-20W的热，已经运行了，运行多长时间?大概4万个小时。不仅仅是在一个地方测试的，在美国测试好了之后，包装好了运到德国，德国测试之后运到荷兰，河南再运到意大利，整个过程没有问题，稳定运行。也就是说不但可以上火星，在地球上也可以用。

技术成熟之后，这是不在市场上的公司(见PPT)。做的公司有Bloom Engery，他不拿政府的钱，是用风投的钱。Fuelcell Energy是一个上市公司，有政府的钱，自己公司也有钱。LG Fuel Cell Systems，它有49%劳斯莱斯的股份，它是韩国和英国合资的公司。我们国内有宁波索福人和潮州三环，我把三环打出来的时候一直想这个问题，到底是哪三环?

周晓东：美国燃料电池有两个支持部门，一个是化石燃料部，二是能源科技创展部，两个部门支持燃料电池的工作。化石能源部有三个主要的方向，一是Cell Technology，是讲电池组成的技术。二是基础研究。三是系统开发。在Cell Technology里面主要研究的内容有两块：一是可重复性制造。第二个变得越来越重要，发现运行过程中，时间越长，材料稳定性就越来越不稳定，有的时候有一个很重要的时间，大概5000小时，一个燃料电池，我们官老师很熟悉，不运行五千、一万个小时不知道，500个小时有时候没有出来。我们是书呆子，问为什么是三五千小时有这个现象?最近和学生做研究发现，我们可以把这个解释出来，化学稳定性在疲劳过程中会发生变化。第二个是堆，堆里面，主要是官老师他们做很久的领域，就是固体燃料电池、锂离子电池等，都是很有意思的结构，很多城堆在一起，我们以为城和城之间的接触都是100%的，不是的，里面有很多空隙。降低层与层之间的阻力是很大的问题。平时你可以用胶水黏一下，但是燃料电池不能用。还有系统的问题，系统里面是什么问题?我们在实验室用的氢气、氧气都是高醇的，真正的系统用的氧气是用空气，用鼓风机股进去的。燃料从天然气管子里面出来的，这时候空气的杂质等对系统的影响很大。所以要做到不同的方向、不同的植物在其位谋其职，做什么都有难点。这是三个领域的难点。

Cell Technology，就是刚才讲的，很重要，这是已经研究比较多时间。我们是参与了非常多去研究这个，对这个领域我们掌握的是比较深刻的。包括Core Technology，小的实验室或者小的公司，测一两个电池就可以，真正要大规模生产要可重复性的制备，这是一个难题。刚才有一位老师讲到，徐总也有讲到，包括三环制备的技术是非常高尖端的。系统的开发，已经开发的有几个系统，50KW到200KW的系统有几个图给他们，还有400KW的系统正在组装和调试。

有这些具体的项目，以前官老师在我们那儿待很久。后面打星号的是我们有几个项目，能源部的化石能源部分的资源经费，一共大概有6亿，从2000年开始到现在有6亿美元。公司或者实验室自己提供了2亿多，总共加起来，到今年有将近10亿美元的投资。Fuelceel Energy从2006年开始做10KW的堆，从10KW做到30KW、做到60KW，这是线性的，堆到系统的时间比较长，从堆到系统需要数年的时间，比如说50KW的系统，50KW的堆到50KW的系统需要很长的时间，因为把堆做好之后要组装到系统里面，这是很长的学习的过程。现在他们已经在做200KW 的系统，已经在测试了。一个大系统，200KW的系统，预计再过几年之后打算测试一个MW的系统。Fuelcell时间做得比较长，最早是多醇电容器，包括三环也有这样的趋势，从多醇电容器的领域里面出来，再做多醇燃料电池比较容易，他们堆的学习过程比较快。他们可以做到250毫米的尺度，主要的还是集成化的制备。制备之后的堆比较牢靠，可以运输，可以在不同的地方运输，除了这个堆还有其他的，比如说供氧、燃料，除硫，问题在什么地方?有时候不清楚哪个地方出了问题，整个系统会出问题，系统的学习过程非常艰难，这是他们最近测试的，已经测试200KW的堆，已经测试好了。我们从学习的角度看是相对容易的，做起来是很难的，为什么说相对容易?因为它在20年前已经做好了，我们给一道数学题，老师说一定有答案，你就朝着答案去。题目过来我们不知道有没有答案，难度增加几倍，200KW很难。

LG Fuel Cell System(见PPT)与很多学校和公司是合作的，因为要做一个系统确实比较困难。LG做的250KW的系统，这个系统运行很成功，一千多个小时，运行一千多个小时，由于当地电力的问题停掉了，他们又建了系统，这是250KW的系统。这是LG的，第一个系统是1300小时，第二个系统是2000小时。刚才的老师也有提到BloomEnergy，是很奇怪的公司，它不要政府的钱，都是自己融资，融资超过10亿美元，它烧钱很厉害。另外它的操作模式，电池都是它自己，把电池装到，酒店装10个电池，电池就是从它这里买，Bloom Energy卖电的，它每个堆大概100KW，10个堆就是1MW，提供一个大楼是足够的，它在很多地方提供电。到现在已经有300MW的销量或者是订单，我是2月份的时候参加他们的一个研讨会，Bloom Energy做得很好，他们再一个很大的商店或者是酒店，他们的系统半年或者一年才维护一次，做得很好。

燃料电池除了可以到活性上去，可以提供这么大酒店的用电，可以在很多方面有应用。现在有一个趋势，在什么地方用呢?就是用来做Data Centers，数据中心、云中心，你们一个小的手机，像他看电影，看电影手机很热，大数据中心用的电比手机多得多，有超过百万手机的用电。比如世界前五的数据中心，前三名在中国，中国电信，用电很多。很重要的一点是不能断电，断电之后拍照片不能发，也找不到信息。大数据中心对用电稳定性比其他领域高，现在有一种应用把燃料电池做分布式做，上面都是用的固体燃料电池。

总结，过去40年，固体燃料电池已经有很大的发展，非常大的发展，你可以坐在那儿，眼睛闭着告诉自己肯定可以用。固体燃料电池肯定可以用。在北美、欧洲、中国有很多公司现在开发系统，然后Bloom Energy如果上市的话，对我们这个领域会是很大的进步，它是做大系统，做发电的大系统，是跟我们国内的愿景很相似。日本是做小系统，日本和一个公司合作之后，做了700W到一点几千瓦的小系统，是供家庭用的。关键的是徐总刚才提到的，燃料电池行业不能仅仅是作为一个材料或者作为一个发电的模式，更重要的是要跟气场、电厂、环境工程师合作，合作之后给用户提供比较稳定的电的供应。未来的方向，这是徐博士提到的，用燃料电池作为载体去制备燃料，这是很重要的，固体燃料电池在高温下，温度很高之后，它的效率非常高，可以很高效的制备氢气，很高效的把二氧化碳打开，这是为什么在火星上用这个的主要原因，不用其他的，用这个电池。现在的核心问题还是价格，所以需要大规模的去制备，降低价格。第二个是需要理解它背后的科学原因。这是燃料电池两个主要的研究方向。

谢谢大家!

(本文根据现场录音整理，未经本人审核)