鋰電世界訊，1月11-13日，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2019）在北京釣魚臺(tái)國(guó)賓館召開(kāi)，加拿大滑鐵盧大學(xué)李獻(xiàn)國(guó)教授發(fā)表了主題演講，演講內(nèi)容如下：

各位嘉賓，尊敬的歐陽(yáng)院士，尊敬的衣院士，大家早上好！很高興有機(jī)會(huì)第一次參加中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)的會(huì)議，謝謝歐陽(yáng)院士的邀請(qǐng)，謝謝衣院士的提攜，我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域做了一些工作，本來(lái)想向大家匯報(bào)一下，后來(lái)發(fā)現(xiàn)大家技術(shù)專業(yè)講了很多，想輕松一下，我剛才想加幾張圖片，不過(guò)沒(méi)有時(shí)間沒(méi)有加進(jìn)去，所以我們輕松環(huán)節(jié)就沒(méi)有了。

燃料電池作為一種技術(shù)，剛剛王海江院士介紹了它的來(lái)龍去脈，歷時(shí)很多，我中間可能會(huì)加入一點(diǎn)。我們主要是講汽車動(dòng)力，汽車動(dòng)力其實(shí)有好多種，汽車動(dòng)力以外我們?nèi)剂想姵仄囋谶@里邊有什么特點(diǎn)、有什么技術(shù)上的問(wèn)題，燃料電池作為汽車動(dòng)力是怎么一回事，最后向大家匯報(bào)一下我們20多年在燃料電池方面做的一些工作。

汽車動(dòng)力其實(shí)大家知道，內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)在是主力，電動(dòng)車、動(dòng)力電池汽車，中國(guó)很有意思叫新能源汽車，一會(huì)兒我會(huì)講，其實(shí)并不講，另外是燃料電池，還有一些別的汽車動(dòng)力大家在介紹，最后大家探討一下一些別的做法。

第一輛電動(dòng)車是1834年開(kāi)始做成的，看著比較簡(jiǎn)單，可是燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)至少要50多年以后，半個(gè)世紀(jì)以后才被發(fā)明，也就是說(shuō)電動(dòng)車打遍辯天下無(wú)敵手有半個(gè)多世紀(jì)。可是往前走的時(shí)候，走到大概1900年，其實(shí)到1930年，在美國(guó)大街上跑的電動(dòng)車比內(nèi)燃機(jī)的車還要多，可能慢慢被取代了。當(dāng)時(shí)電池主要是鎳鐵電池，那個(gè)電池當(dāng)時(shí)就有三大技術(shù)問(wèn)題，續(xù)駛里程不夠、充電時(shí)間太長(zhǎng)、溫度對(duì)它影響太大，冬天開(kāi)車的時(shí)候沒(méi)有動(dòng)力，也就是我們現(xiàn)在新能源汽車所碰到的問(wèn)題。如果再往前走，電動(dòng)汽車第二次高潮是70年代，由于中東以色列和阿拉伯國(guó)家的戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)西方站在以色列一邊，所以世界石油輸出國(guó)包括中東國(guó)家說(shuō)我不賣油了，結(jié)果西方世界沒(méi)有石油儲(chǔ)備，汽車走不動(dòng)了。怎么辦呢？我們能不能開(kāi)發(fā)一種技術(shù)不需要油的，技術(shù)很成功，就是鉛酸電池，大家知道鉛酸電池的性能不夠。后來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，油又便宜了，電動(dòng)車又不做了。

這次是由于環(huán)境問(wèn)題，說(shuō)是環(huán)境問(wèn)題，其實(shí)還是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，因?yàn)?008年奧巴馬第一任政府剛上臺(tái)的時(shí)候，美國(guó)汽車工業(yè)出現(xiàn)危機(jī)。美國(guó)通用破產(chǎn)了，福特只有一個(gè)月的現(xiàn)金流，馬上要破產(chǎn)了，美國(guó)汽車工業(yè)沒(méi)有了，政府不可能不救汽車工業(yè)，因?yàn)槠嚬I(yè)太龐大了，對(duì)國(guó)計(jì)民生影響很大，所以政府要投錢。政府不能隨便投，得有理由，美國(guó)投錢，美國(guó)能源部，當(dāng)時(shí)能源部是諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，他自己做鋰電池的，他把錢都投到做鋰電池了。當(dāng)時(shí)說(shuō)的很明確，如果基督要教皇封你為一個(gè)圣人，你必須有五大優(yōu)點(diǎn)，他說(shuō)鋰電池具有三大優(yōu)點(diǎn)，我就達(dá)到了，比那個(gè)還容易，所以把錢都投進(jìn)去了。美國(guó)是超級(jí)大國(guó)，他一做，日本、歐洲、中國(guó)全世界都跟著做電動(dòng)汽車，所以電動(dòng)汽車火的不得了，中國(guó)要彎道超車，現(xiàn)在全世界新能源汽車銷售與保有量中國(guó)是占了世界的絕大部分。

經(jīng)過(guò)我們電池技術(shù)發(fā)展，變成鋰電池，它存在的問(wèn)題一樣，續(xù)駛里程不夠、充電時(shí)間太長(zhǎng)、環(huán)境溫度影響太大。其實(shí)還有一個(gè)，我們鋰電池能量密度提高了，能量密度一高了，就是安全問(wèn)題。因?yàn)殡姵匕涯芰哭D(zhuǎn)換裝置和反應(yīng)物都裝在一起，汽車開(kāi)不開(kāi)，它的電化學(xué)反應(yīng)一直在進(jìn)行，安全問(wèn)題大家都有看到。不管是國(guó)內(nèi)國(guó)外，北京的使館區(qū)三里屯那邊都發(fā)生過(guò)，車停在路邊，突然一下燒光了，安全問(wèn)題有很多原因，其中有一個(gè)原因就是熱管理的問(wèn)題。

內(nèi)燃機(jī)車也經(jīng)歷過(guò)這么三個(gè)過(guò)程，1880年代發(fā)明的時(shí)候很有意思，跟我們中國(guó)有關(guān)。他發(fā)明了四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，他干什么？他沒(méi)有工程背景，他是賣中國(guó)茶來(lái)養(yǎng)活家庭，有時(shí)間就去玩四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)時(shí)大家都不看好，當(dāng)他發(fā)明出來(lái)申請(qǐng)專利了，所有公司都不買專利，他花八年時(shí)間打官司贏回來(lái)，花了20年，那時(shí)候沒(méi)有精力了，我們搞技術(shù)的很辛苦，靠技術(shù)想要掙錢可能更難，當(dāng)然也有機(jī)遇的問(wèn)題。

造成的結(jié)果，大家有各種各樣的觀點(diǎn)。能源技術(shù)你的能量轉(zhuǎn)換不可能100%，一定有能量損失，能量損失到環(huán)境去，對(duì)環(huán)境就是一個(gè)損害。如果超過(guò)環(huán)境承載能力，就造成永久損害，所以能源技術(shù)有好必有壞。從一個(gè)角度看它的優(yōu)點(diǎn)，從另外一個(gè)角度看，它就是缺點(diǎn)，看你從哪個(gè)角度看，能源技術(shù)大家永遠(yuǎn)可以爭(zhēng)論。

剛才說(shuō)到汽車技術(shù)，我講兩個(gè)例子，其中一個(gè)是從日本出來(lái)的，那個(gè)車，大家都有經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)車的時(shí)候你把車窗打開(kāi)，手伸出去，有風(fēng)。我們有風(fēng)力發(fā)電，日本這個(gè)發(fā)明家很牛，在車頂上裝一個(gè)風(fēng)機(jī)，發(fā)的電來(lái)開(kāi)車不很好嘛。大家嚇一跳，可是有錢的人并不一定懂技術(shù)，照樣有人往里投錢，做了上千臺(tái)車。在咱們國(guó)家改革開(kāi)放初期有，用水變油，用水來(lái)開(kāi)車。我們不講中國(guó)，講世界科技發(fā)達(dá)的國(guó)家，美國(guó)1992年的時(shí)候，這個(gè)哥們也是一個(gè)科學(xué)家，他能把水變成油，很有科學(xué)家的味道，開(kāi)始發(fā)電廠都不開(kāi)始燒煤，也不開(kāi)始燒天然氣，用水來(lái)做燃料。這是美國(guó)的商業(yè)周刊比較嚴(yán)肅的報(bào)道他的創(chuàng)造發(fā)明，結(jié)果花了幾千萬(wàn)美金，八年以后，終于意識(shí)到這是一個(gè)不行的技術(shù)。

水變油到此結(jié)束嗎？沒(méi)有，到08年到了日本，當(dāng)時(shí)剛好是在西方工業(yè)國(guó)首腦會(huì)議前一個(gè)星期，全世界媒體都在日本的時(shí)候，日本一個(gè)公司搞了一個(gè)記者招待會(huì)，他有一輛車是用水就能開(kāi)車，他的董事長(zhǎng)很得意，他喝的茶倒在他的車油箱里面，車開(kāi)走了。水進(jìn)來(lái)，氧出來(lái)，那邊氧進(jìn)來(lái)，水出去，如果把氧一連起來(lái)，循環(huán)了，水進(jìn)來(lái)水出去，變成電就能開(kāi)車了，多么神奇的技術(shù)，但是你知道不太可能。汽車發(fā)明創(chuàng)造技術(shù)很多，不限于國(guó)內(nèi)，也不限于國(guó)外，也不限于科技發(fā)達(dá)，也不限于科技不發(fā)達(dá)，在于你能不能講，能講到有錢人給你錢，你就是好技術(shù)。幾年以后，那是另外一回事了。第一、第二永動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)做不成的，如果我們大家有點(diǎn)技術(shù)背景的，就不會(huì)花那個(gè)時(shí)間，因?yàn)槟隳昧隋X也永遠(yuǎn)，永遠(yuǎn)掙不到錢，只能騙點(diǎn)錢。

燃料電池汽車面臨的問(wèn)題，大家都知道，氫作為燃料的話，它從哪里來(lái)？怎么生產(chǎn)？氫在宇宙當(dāng)中，豐富的元素，化合物最多是水，全世界70%的表面都被海洋覆蓋。水大家知道碳?xì)浠衔锶紵啥趸寂c水，二氧化碳與水的能量是最低的，你要把水分解變成氫與氧，你要花更多的能量進(jìn)去才能把它們分解。能源的效率和你的經(jīng)濟(jì)性怎么來(lái)考慮？這是一個(gè)問(wèn)題。

氫作為一種物質(zhì)，世界上絕大部分的國(guó)家包括咱們國(guó)家也是做危險(xiǎn)化學(xué)品的管理，安全要求很高，不光是加氫站，汽車停車場(chǎng)，要求很高，成本很高。另外一個(gè)，它作為一種危險(xiǎn)化學(xué)品，所以它的稅收跟燃料稅不一樣，造成政府的政策必須要培育它，光是技術(shù)發(fā)展沒(méi)有用。另外，剛才也有講到，在美國(guó)克林頓當(dāng)總統(tǒng)的時(shí)候，八年把所有可能用的技術(shù)給錢給你做，八年任期結(jié)束的時(shí)候，再回去一看，發(fā)現(xiàn)唯一的技術(shù)在汽車上，有可能成為一個(gè)內(nèi)燃機(jī)替代的技術(shù)，就只有燃料電池，其他的全都不行。當(dāng)時(shí)做的其中一個(gè)方向，在汽車上用液態(tài)的燃料，變成氫氣，生成一氧化碳還有其他的一些醇的物質(zhì)，對(duì)燃料電池有毒化作用，這個(gè)問(wèn)題一直很難解決。后來(lái)就想用氫氣，其實(shí)不一定用氫氣，我們用任何東西，只要里面的能量比二氧化碳、水高的，你就可以直接電化學(xué)生成電，驅(qū)動(dòng)汽車。大家有興趣可以查一查，60年的時(shí)候美國(guó)通用汽車做過(guò)，直接汽油燃料電池，把汽油直接電化學(xué)生成電，技術(shù)做出來(lái)了，很成功。很可惜，汽油分子太大了，電化學(xué)反應(yīng)太慢了，性能特別差，是不可能的。為什么用氫氣？因?yàn)闅錃夥肿幼钚。娀瘜W(xué)活性最高，所以我們現(xiàn)在的燃料電池要做使用，都去找氫氣，而不找別的。有很多別的，包括甲醇、乙醇。

燃料電池作為汽車動(dòng)力，這些問(wèn)題可能我們大家都知道，不講了。性能、壽命、成本的問(wèn)題，這三個(gè)是相互關(guān)聯(lián)的，這三個(gè)你讓我達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)，可以做到，三個(gè)同時(shí)達(dá)到，現(xiàn)在還沒(méi)有人做到，因?yàn)樗窍嗷リP(guān)聯(lián)的。我用一個(gè)最好的材料，性能又好，成本又低，壽命又長(zhǎng)，問(wèn)題解決了。其實(shí)1838年、1939年，威廉.格羅夫連續(xù)發(fā)表兩篇文章，他被認(rèn)為是燃料電池的發(fā)明者，他在那時(shí)候就意識(shí)到，他說(shuō)我們用白晶成本太高，一定要用非白晶的催化劑。180年了，全世界多少電化學(xué)科學(xué)家、材料科學(xué)家，到目前為止還沒(méi)找到。

我們也要做產(chǎn)業(yè)化，怎么辦呢？我們材料、設(shè)計(jì)、制造，我們現(xiàn)在講的要做產(chǎn)品，必須制造出來(lái)，可是制造工程目前還沒(méi)有，比如催化劑要降低，降到0.1，制造工藝過(guò)程完全不一樣，設(shè)計(jì)可能差不多，但是制造工藝完全變化了。我們學(xué)校在這些工程當(dāng)中都有做，我們從系統(tǒng)開(kāi)始，系統(tǒng)做到電端，發(fā)現(xiàn)要做流道，流道做完以后，發(fā)現(xiàn)主要的是膜電極，膜電極的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)層，電池流動(dòng)、氧氣流動(dòng)都是不均勻的，因?yàn)橛辛鞯赖膯?wèn)題，流道本身沒(méi)有好壞。剛才王院士講到關(guān)于氣體擴(kuò)散層的厚度問(wèn)題，其實(shí)沒(méi)有一個(gè)最佳的厚度，只要跟電堆匹配，沒(méi)有最好，只有更好，如何有壞的問(wèn)題。

催化劑是一個(gè)主要的問(wèn)題，從材料開(kāi)始到最后的性能指標(biāo)，中間這個(gè)制造過(guò)程，制造出來(lái)什么結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)能保證你的性能，怎么來(lái)達(dá)到，這就是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。如果你把這些東西都摸透了，不管用什么方法做，做出來(lái)的燃料電池性能都差不多。再往前走一步，燃料電池我可以大幅度降低，降低70%多，我的性能跟你那個(gè)高鉑的還是一樣，我用的是大的燃料電池，不是小的。我能做到最大電流3安培，還沒(méi)到最大值，也許到1.5就已經(jīng)很高了，現(xiàn)在超過(guò)3了不行，現(xiàn)在必須要建新的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地做下去。“十三五”的指標(biāo)我們完全可以達(dá)到，沒(méi)問(wèn)題，我們根據(jù)需求去做壽命實(shí)驗(yàn)，做到三萬(wàn)多個(gè)循環(huán)才開(kāi)始性能往下降，這都是可能的。我們可以設(shè)計(jì)膜電極，讓它在流體流動(dòng)不敏感，對(duì)濕度不敏感，濕度40%的時(shí)候，我最大輸出功率密度還在0.8每平方厘米，比人家100%的性能還要好，我就可以做。我們學(xué)校做很多的模擬比較，燃料電池用的時(shí)候，在汽車上開(kāi)開(kāi)停停，就有不同的循環(huán)。我們做兩千個(gè)循環(huán)，我們的模擬可以跟它很好的結(jié)合。有很多工作都可以做，因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，我走得比較快。