科创中国

新能源汽车产业

近年来，发展氢能成为世界主要经济体达成“碳中和”的必要技术路径；而以质子交换膜燃料电池技术为核心代表的氢动力装备技术是驱动氢能发展的第一动力。项目面向以质子交换膜燃料电池技术为核心代表的氢动力装备技术大力发展需求，针对当前国产质子交换膜燃料电池系统产业化的系统发电效率低、运行寿命短以及低温性能差的关键难题，攻克了压力/温度/湿度自适应调控的高效燃料电池系统关键技术。经过约15年的自主创新与认知积累，当前燃料电池系统实现了：全工况效率高，最高效率达***%，达到国际先进水平；控阻抗寿命长，常用工况点预期寿命达35000h，达到国际领先水平；调水热冷启快，-30℃无辅助冷启动到50%系统功率，石墨堆上仅需149s，达到国际领先水平，金属堆上仅需***，达到国际先进水平。

团队经过多年努力，解决了“辅助功耗降低难”、“内部状态管控难”及“低温冻融调控难”的技术瓶颈，攻克了压力/温度/湿度自适应调控的高效燃料电池系统关键技术。具体亮点如下： 1. 针对系统辅助功耗降低难题，开发了基于载荷变化的燃料电池系统高精度压力自适应调节技术，有效提升系统最高电效率至***%，热电联供综合效率至***%，达到国际先进水平。 2. 针对变压力下电堆内部水热状态管控难题，开发了基于压力变化的燃料电池系统温/湿度自适应调节技术，基于上述水热管理技术的燃料电池系统预期寿命达35274 h（实测5000h），达到国际领先水平。 3. 针对低温启动自发调控冰水冻融过程的难题，开发了基于载/压/温/湿协同调控的燃料电池系统快速冷启动技术，实现了燃料电池低温状态下无损快速冷启动，石墨堆上无辅助冷启动到50%系统功率，输出时间-20℃系统下仅需16s，-30℃系统下149s，金属堆上-30℃无辅助冷启动时间为***，到50%功率输出时间仅需***，达到国际先进水平；具备-40℃无辅助冷启动能力，达到国际领先水平。

该成果由同济大学明平文教授牵头完成。明平文，同济大学长聘特聘教授，中组部“万人计划”科技创新领军人才计划入选者、兼任国家能源氢动力重点实验室主任、上海市智能新能源汽车科创平台燃料电池首席科学家。主持PEMFC相关国家基金项目、863等高技术项目/课题30余项，已发表学术论文100余篇，已授权发明专利90余项，车用燃料电池系统与电堆等多项技术成果获得产业应用，先后获中国汽车工业科技进步特等奖、上海市产学研合作优秀项目一等奖、辽宁省科学技术一等奖等。成果团队参与人包括李冰、杨代军、邢丹敏、翟双、潘凤文共5人。

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