2021年12月10日，寧波中科科創新能源科技有限公司通過了由寧波市科學技術局、寧波市財政局、國家稅務總局寧波市稅務局組織的國家高新技術企業認定，并榮獲國家“高新技術企業”稱號。此次中科科創新能源榮獲國家高新技術企業認定，既是國家、各級政府對中科科創新能源科研能力和整體技術水平的認可，也是對中科科創新能源的一種鞭策和鼓勵。未來，中科科創新能源將砥礪前行，通過更注重科研投入、人才隊伍培養來構筑更完善的技術創新體系。在充分發揮高新技術企業的優勢和模范帶頭作用的同時，提高企業核心競爭力、加強企業創新發展動力，為企業的可持續發展提供強有力的技術支持。

        從我們團隊的角度來看，我們也圍繞這三個問題進行了長期的研發，工作也與上海交通大學相結合。    針對剛才提出的三個問題，我們發明了一些解決方案：一是具有超低傳質阻力的新型低鉑合金膜電極；二是新型耐腐蝕鉑合金燃料電池催化劑及其批量制備技術；三是疏水梯度分布的非均質膜電極分層制備技術。    我們還建成了＊＊＊＊條低鉑合金膜電極生產線，2020年制造了26萬片膜電極。    從更底層的技術來看，簡單地說，為什么燃料電池使用超低鉑會帶來問題，主要有兩個問題，一個是電催化動力學和傳質動力學不能滿足要求。    例如，它的鉑載量下降到0.當05mg/m2時，電極中傳質的阻力達到整個催化層傳質阻力的77%，傳質阻力的增加直接影響電壓的下降。    直觀地說，鉑載量從0開始.4毫克/平方厘米.當05毫克/平方厘米時，其傳質阻力增加70%以上，其解決方案是離子結構和電極與極板之間的適應性。因此，燃料電池走出低鉑化的關鍵點是加強對流，提高傳質阻力，降低傳質阻力，或提高排水能力。    我談到了第一代、第二代和第三代催化劑。第一代是純鉑，第二代是合金顆粒，第三代是核殼結構顆粒。第三代可以說將鉑的用量降到了＊＊。如果我們想提高它的活性，減少它的用量，我們只能在第三代的基礎上繼續提高單個鉑原子的活性。這是我剛才提出的＊終目標，至1克/千瓦。如果能實現，燃料電池的大規模應用就能實現。    對于第一代來說，第二代已經實現了工業化，第三代仍在發展中。這是我們開發過程中的一些數據。與第一代相比，第三代燃料電池催化劑的質量和活性從0開始.13提高到1.45、增加十倍以上，應能滿足燃料汽車的要求。    同時，我們的顆粒的均勻性也很好，因為它需要提高活性和穩定性。穩定性的一個來源是催化劑顆粒的大小是一致的。只有一致，它的整個衰減才會減弱，因為每個顆粒都長得差不多，所以衰減不會有問題。    除了燃料電池催化劑的活性，如何改善其表面積，一是活性，二是原子單層，另一個大問題，＊近發現，在電極中，質子傳導也是一個很大的問題，簡單地說，電極內的質子傳導是膜內電子傳導電率的十分之一。    對于這個問題，我們也開發了很長一段時間，優化它，以支持低鉑和超低鉑的應用。我們將顆粒與電極中質子膜的導電問題結合起來，制成一個不對稱的電極，可以提高其耐久性，而不影響其性能。    目前，我們可以在一批中制作500克催化劑，制作膜電極車輛工況下穩定運行8000多小時，預測壽命超過1萬小時。    本項目完成了汽車燃料電池低鉑合金膜電極微觀傳質、電荷傳遞和材料衰減的理論突破。形成高功率密度、長壽命運行，適應工況運行。    去年，我們獲得了中國機械工業聯合會組織的評估。我們擁有獨立的知識產權，開發了一種新型的低鉑膜電極，達到了國際先進水平，是單位燃料電池電堆功率的國際＊＊技術指標。    我們也得到了國內外同行的高度評價，這是學術界的一些同行。    除制氫電解槽，膜電極外，我院還有一家合作公司，也在進行流場設計，完全正向開發。如何實現上游、中游、下游的水平衡和熱平衡，增強脊下對流，改善氣體傳質。從電堆的角度來看，我們有電堆的開發能力。目前，有兩種電堆，一種是75千瓦，另一種是150千瓦。    這是我們實驗室的材料，從單電池到短電堆到長電堆的系統測試和開發能力。    對于未來，剛才提到燃料電池可以實現3600萬輛汽車的生產，小于1克/100千瓦，這＊＊是大規模的。我們還需要做以下事情，即新型催化劑、新型離聚物、強化傳質和耐腐蝕金屬極板，這是未來需要關注的領域。    燃料電池的工業化已經進入了商業化的進口期。我們需要更加努力地工作，從追趕到運行，＊終＊＊。這需要制氫電解槽，膜電極板、電堆匹配設計和同步開發，這是燃料電池未來發展的方向。

       事實上，目前燃料電池＊大的問題是其成本。從2020年到2021年，成本是指大規模生產的成本。事實上，與長期的大規模工業化仍然存在差距。＊后，在接近內燃機水平之前，需要達到30美元/千瓦的水平。然而，降低成本的路徑也非常清晰，包括需要降低成本的關鍵材料和關鍵部件，如燃料電池催化劑、質子膜、碳紙、雙極板、極流板和冷卻器。    成本下降的＊大預期是催化劑和膜電極，因為對于整個反應堆，燃料電池催化劑和膜電極可以占成本的70%以上，這是目前難以降低成本的＊大原因。因此，催化劑和膜電極成本的下降是未來燃料電池＊大的瓶頸。    為什么？在未來生產許多集合時，每個人都可能不認為催化劑是一個問題。有些人甚至告訴我，催化劑占整個反應堆的成本不是很高。例如，在生產1000套時，它只有20%到30%，但如果產量增加，例如50萬或100萬套，催化劑的單一成本超過40%進入反應堆，加上膜電極組件、質子膜和包裝，可以達到60%以上的成本。因此，降低催化劑和膜電極的成本是燃料電池未來發展的關鍵技術。    對于燃料電池催化劑來說，＊大的問題是它含有貴金屬鉑，這就是我們通常所說的鉑。因此，未來必須使用低鉑，或超低鉑催化劑，甚至未來的非鉑催化劑，以滿足未來的使用要求和成本要求。同時，當使用超低鉑時，您還需要提高其膜電極性能和使用壽命。    2000年，它是1克/千瓦時的鉑催化劑，一輛汽車燃料電池的發動機功率假設為100千瓦，大約需要110克，到2008年是0.6-0.8克/千瓦，2020年左右降至00.2克/千瓦，未來能降到0.1克/千瓦，目前還不確定，也是行業共同努力的目標。    從技術路徑來看，＊早在2000年左右，當時是純鉑顆粒，直徑可達3-4納米，甚至2-3納米；2008年，鉑合金技術開始在國際上使用，可以使鉑的使用量翻倍。制氫電解槽    今天，鉑催化劑仍在使用，＊高可達0.2克/千瓦，已經到了極點。走下去的路是什么？這是今天燃料電池發展遇到的＊大技術障礙，因為如果你不降低成本，它的成本很難與內燃機甚至今天的鋰電池相比。當前水平為0.2-0.3克/千瓦，長期目標應小于0.1克/千瓦。    這里有一個簡單的計算。例如，我們的全球鉑年產量約為180噸。如果將其中20%作為燃料電池催化劑使用，對鉑市場的影響可能不會太大，因為一旦這樣做，內燃機汽車三元催化劑中的鉑可以轉移到燃料電池中。    比如用第一代技術，鉑碳催化劑，100千瓦燃料電池發動機需要50克鉑，也就是說你可以生產72萬輛汽車，如果是第二代技術，也就是今天國際上使用的更多的合金技術，如果20克/100千瓦，就可以生產180萬輛汽車。制氫電解槽    如果我們使用第三代技術，這是我們一直在開發的技術。原子單層催化劑可以生產720萬輛汽車，只需要5克/100千瓦，應該稱之為批量生產。＊終能否實現1克/100千瓦，如果能實現，可以生產3600萬輛汽車。    你可能會想，鉑的減少帶來了什么問題？這也是從技術角度解剖其低成本。用于汽車的低鉑有什么問題？對于汽車應用來說，如果鉑的載荷下降，問題就會出現。首先，很難滿足高功率輸出；二是不能實現長壽命運行，二是不能適應復雜的工作條件。    原因有很多，但＊重要的矛盾是大電流區的性能急劇惡化；二是加速催化劑衰減；第三，在零增濕/低濕條件下，離子電阻顯著增加。制氫電解槽

        第十三屆中國汽車藍皮書論壇于6月10日至12日在合肥舉行。致遠學院常務副院長張俊良出席會議并發表演講。    張俊良說，目前燃料電池＊大的問題之一是其成本，成本是指批量生產的成本。事實上，與長期的大規模工業化還有一點差距。＊后，接近內燃機的水平需要達到30美元/千瓦。然而，降低成本的路徑也非常清晰，包括燃料電池催化劑、質子膜、碳紙、雙極板、極流板和冷卻器等關鍵材料和關鍵部件。    他指出，成本下降的＊大預期是燃料電池催化劑和膜電極，因為催化劑膜電極可以占整個電堆成本的七成以上，這是目前成本難以下降的＊大原因。因此，他強調，催化劑和膜電極的成本是未來燃料電池＊大的瓶頸。    他說，目前催化劑占整個電堆的成本不是很高。比如生產1000套的時候，只有20%到30%。但是，如果產量增加，比如五十萬套或者一百萬套，單個催化劑成本在電堆中的四成以上，加上膜電極組件、質子膜和包裝，可以達到六成以上。因此，降低催化劑和膜電極成本是燃料電池未來發展的關鍵技術。    以下是演講實錄    下午好，尊敬各位嘉賓，媒體朋友！    我很高興有機會在這里做報告，和你交流。非常感謝賈可博士和錢先生的邀請。這是我第二次參加這次會議。    我今天的報告題目是“低鉑燃料電池的技術挑戰和應對策略”。    首先，我們來介紹一下我們的研究所。上海交通大學燃料電池研究所成立于1998年，也是國內首家在高校成立的專業燃料電池研究機構。講座教授1人，教授2人，副教授15余人。我們的研究領域包括質子交換膜燃料電池、固體氧化物燃料電池、鋰電池和儲能電池。我們的研究80%或90%集中在質交膜燃料電池上。    研究所具有燃料電池催化劑、膜電極、電堆、系統特征、測試、開發和集成的能力。例如，我們有無塵實驗室和各種催化劑分析儀器。制氫電解槽    對于燃料電池來說，今天這里有很多專家。事實上，這是氫能行業的中心環節。從上游制氫到中游儲氫燃料電池技術和產品水平，決于我們的燃料電池技術和產品水平。在燃料電池中，質子交換膜燃料電池是＊活躍的，因為它具有明顯的優勢，即可用于汽車和廣泛的工況變化。    燃料電池的主要優點是效率高。與內燃機相比，它是綠色無污染的，也被認為是＊＊能源解決方案。它的效率超過60%，負載響應非?？?，能量密度非常高。    ＊近，我們注意到燃料電池汽車充氫5分鐘，可以跑1000多公里。其關鍵材料，特別是電堆、質子膜、碳紙、催化劑、雙極板等。    從電堆到系統，剛才提到有膜電極組件、極板、流場、端板等輔助部件。制氫電解槽    這實際上與我們通?？吹降膬热紮C非常相似，也是一個開放的系統。與上述鋰電池＊大的區別是，鋰電池是一個封閉的系統，而燃料電池是一個開放的系統，這導致了許多關鍵問題和矛盾。燃料電池系統相對復雜，技術障礙相對較高。    對于燃料電池，任何工程系統都是一樣的。為了開發出高質量、高科技的燃料電池電堆系統，必須收集所有的元素、材料和部件進行工程優化。    例如，您需要注意催化劑來減少其電化學膜化，也需要注意對流場設計和歐姆極化，這＊終將反映電堆組裝和電堆性能。從燃料電池開發的角度來看，它是整個鏈和整個系統的集成。    在國際上，燃料電池的使用壽命應該已經達到了汽車的耐久性，這是美國UTC公司發布的公交系統燃料電池可達3萬小時，因此燃料電池的使用壽命越來越高，應能滿足汽車的使用要求。制氫電解槽

        甲醇作為燃料電池的能量，比氫能更容易儲存和轉移。甲醇燃料電池可廣泛應用于移動電子設備中。眾所周知，非貴金屬（PGM-free）單原子（M-N-C）氧還原催化劑質子交換膜燃料電池（PEMFC）其優點是催化劑成本大大降低。PGM-free單原子氧還原催化劑＊大的優點是選擇性高，甲醇耐受性優越，減少了傳統陰極貴金屬催化劑甲醇膜滲透的交叉反應，為未來高濃度甲醇獲得高功率密度的甲醇燃料電池提供了相當大的應用前景。    ＊近，紐約州立大學布法羅分校（SUNY-UB）武剛教授團隊與德克薩斯大學奧斯汀分校劉教授、俄勒岡州立大學馮振興教授合作Energy&EnvironmentalScience報告稱，非貴金屬單原子催化劑在甲醇燃料電池性能測試方面取得了突破（1）。紐約州立大學布法羅博士后石秋榮、何楊華博士生、德克薩斯大學奧斯汀博士生白曉萬是共同的第一作者。    1.PGM-freeM-N-C燃料電池催化劑在甲醇燃料電池中的應用。    本文的第一個亮點是從實驗和理論計算的角度研究PGM-free甲醇耐受性機制是單原子氧還原催化劑。    M-N-C以及N-C甲醇耐受性試驗表征。    燃料電池催化劑，催化劑是在含有不同濃度甲醇溶液的酸性介質中測試的SCV比較曲線(2)M-N-C(M=Fe,Co,Mn)以及非金屬N-C催化劑的甲醇耐受性和甲醇對不同活性位點的吸附性。實驗可以得出(1)2M催化劑中甲醇濃度ORR性能的影響可以忽略不計；(2)甲醇的添加不影響ORR四電子反應過程；(3)相對于MNx甲醇更傾向于吸附吡啶氮活性位點；(4)甲醇在M-N-C催化劑的吸附涉及電化學過程，而不是簡單的物理或靜電吸附；（5）隨著甲醇濃度的增加，溶液的溶解氧量和氧分子的運動率有一定的影響ORR活性。    3.DFT甲醇在無電壓和不同施加電壓下吸附計算的活性位點。    此外，理論計算也是第一次通過施加電壓來計算不同活性位點在不同電壓下對甲醇的吸附能。如3所示，計算結果表明（1）與吡啶氮相比，CoNx以及MnNx，FeNx活性位點顯示甲醇耐受性＊高；(2)MNx施加電壓改變了金屬3d電子軌道與甲醇分子中氧原子電子軌道的雜化會隨著應用電壓的增加而增加吸附能力，吡啶氮與甲醇分子中氧原子相距較遠，沒有電子軌道雜化，因此電壓變化對吸附能力沒有顯著變化。M-N-C未來將研究催化劑中活性位點甲醇吸附的機理PGM-freeM-N-C酒精燃料電池中催化劑的應用研究具有指導意義。    4.先摻雜Co后吸附Fe合成Fe/Co-N-C示意。制氫電解槽    本文的第二個亮點是M-N-C材料設計。與傳統的雙金屬摻雜不同，本文采用分步摻雜和吸附的方法合成，利用金屬間的協同效應提高催化劑的性能Fe/Co-N-C雙金屬催化劑優化催化劑的孔徑，提高催化劑的傳質效果(4所示)。Co第二步是摻雜ZIF-去除8中鋅，調節孔徑，改善傳質，促進Fe吸附對增加活性位點起著關鍵作用。BET也證明了表征Co摻雜能有效提高中孔密度，達到提高傳質的效果。EELS分析(5)和XANES也證明了表征FeN4以及CoN4形成活性位點。    5.HAADF-STEM-EELS分析。    第三個亮點是氫-空氣燃料電池性能突破。團隊首先使用旋轉圓盤電極（RRDE）對材料的催化性能(6)進行測試和質子交換膜燃料電池評估。第一步是優化摻雜Co/Zn第二步吸附的比例Fe的含量，RRDE酸性介質試驗中氧還原E1/2可達到0.85V。質子交換膜燃料電池試驗結果表明，通過調整Co混合能有效提高傳質效果，優化峰功率密度可達500mW/cm以上，再次證明Co摻雜能有效改善催化劑中的孔結構。制氫電解槽    6.催化劑在RRDE以及PEMFC性能表征。    本文的第四個亮點是將催化劑應用于甲醇燃料電池測試（7），并取得優異的性能。在甲醇-空氣電池測試中Fe/Co-N-C催化劑在不同甲醇濃度下的開路電壓和峰值功率密度。與貴金屬催化劑相比，這種雙金屬催化劑具有相當優異的甲醇耐受性、較高的開路電壓和較小的高濃度甲醇性能衰減。M-N-C該工作首次獲得了135mW/cm2的功率密度遠高于以前的任何功率密度PGM-freeM-N-C甲醇-空氣電池試驗中催化劑的性能。    7.甲醇-空氣燃料電池催化劑的性能表征（A和D:Fe/Co-N-C,B和E：Pt/C）。    此文章為M-N-C催化劑用于其他燃料電池，如直接乙醇燃料電池和直接氨燃料電池，提供了更廣闊的應用前景。    制氫電解槽