科创中国

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，总体技术国际先进，车用燃料电池系统寿命及石墨板电堆冷启动指标国际领先。具体指标如下： 1. 攻克系统辅助功耗降低难题，有效提升系统最高电效率至62.09%，热电联供综合效率至94.5%，达到国际先进水平。 2. 改善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，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. 优化低温启动自发调控冰水冻融过程的难题，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24.1s，到50%功率输出时间仅需56.2s，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。 本项目成果是我国燃料电池技术从院所走向产业、自主创新并持续积累的先期实践结果，在新源动力、上海重塑、江苏清能、潍柴动力、国鸿氢能、上海鲲华等“专精特新”企业获得实施，近3年所生产的燃料电池系统新增销售额40.2亿元、销售利润5.3亿元、国内市场占有率超60%，初具规模经济效益，对我国燃料电池自主产业起步、燃料电池汽车推广及氢能发电应用示范起到了重要的推动作用。

我国燃料电池产业起步较晚，关键技术指标与国际先进水平仍有差距。发电效率、运行寿命以及低温性能，仍是国产燃料电池系统研制的关键技术难点。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。

本项目成果获授权发明专利 32 项，发表 SCI论文43篇（代表性论文9篇），主持/参与国家标准 5 项，形成了我国燃料电池系统关键技术的先期核心知识产权，在新源动力、上海重塑、国鸿氢能、上海鲲华、东方电气、潍柴动力等氢能燃料电池“专精特新”企业获得实施。近三年所生产的燃料电池系统新增销售额40.2亿元、销售利润5.3亿元、国内燃料电池汽车和发电应用市场占有率超60%，经济效益显著。

本项目培养了上百名博士/硕士/工程师，为我国燃料电池系统研发与产业输送了先期的人才队伍，提升了我国燃料电池行业的正向开发能力，推动了我国燃料电池产业由跟跑到并跑的创新进程。

氢是未来能源网络的枢纽，当前氢能作为未来新能源技术与产业革命核心的前景愈发明朗。燃料电池作为氢-电转化的核心技术，适用于移动式/分布式氢动力场景，具有广泛的市场应用前景。在最新出版的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中（中国汽车工程学会编著），指出了我国氢燃料电池汽车阶段性发展目标，如下：

到2020年，初步实现氢燃料电池汽车的商业化应用。氢燃料电池汽车商业化应用规模将达到8000~10000辆，投入运营加氢站100座以上。

到2025年，加快实现氢能及燃料电池汽车的推广应用。以城市物流用车、公共服务用车的批量应用为主，燃料电池汽车保有量达到5万~10万辆规模，市场体量达300~1000亿元。乘用车成本≤30万元，系统成本降至3500元/kW，关键零部件国产化率大于80%；商用车成本≤100万元，系统成本降至2000元/kW，关键零部件国产化率大于90%。

到2030年，实现氢能与燃料电池汽车大规模推广应用，汽车应用规模80万-100万辆。

到2035年，实现氢燃料电池技术的普及应用，推广车辆力争达到100万辆，市场体量达2000~5000亿元。乘用车成本≤20万元，系统成本降至1000元/kW；商用车成本≤50万元，系统成本降至600元/kW。主要关键零部件全部实现国内规模化生产。

本项目成果将对推动国内燃料电池市场发展，促进燃料电池汽车的商业化应用做出重要贡献。本项目开发的高效燃料电池系统关键技术，除了可应用于交通领域，还可用于固定式发电领域，助力国产燃料电池技术应用于电网调峰，推动我国能源供给模式成功转型；还可应用于我国东北（最低温度可达零下40摄氏度）、华东以及西南地区，具有更强的地区包容性。

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。

李冰，同济大学研究员，中国内燃学会燃料电池发动机分会副主任委员，上海市氢能标准化技术委员会委员。近年来主持包括国家/地方纵向及自然基金面上项目/课题6项。发表研究论文70余篇，获得发明专利21项。入选“同济大学青年英才计划”-优青计划，获得第二十届“工博会二等奖”。在燃料电池系统载荷自适应压力自适应调节技术、基于压力变化的燃料电池系统温/湿度自适应调节技术具有较大贡献。

杨代军，同济大学副研究员，中国氢能专委会员、全国燃料电池标委会委员。主攻车用电化学电源，深耕氢能和燃料电池。研究成果包括国家/地方纵向及自然基金面上项目/课题10项；SCI论文40+篇；参编外文专著2部；省部级二等奖2项。在燃料电池系统载荷自适应压力自适应调节技术、基于压力变化的燃料电池系统温/湿度自适应调节技术具有较大贡献。

邢丹敏，新源动力总工程师，教授级高工，大连市政府特殊津贴专家、大连市领军人才，先后获上海市技术发明奖特等奖、中国汽车工程学会特等奖等。本项目中攻克了辅助系统寄生功耗高的难题，显著提升进气属性及电堆综合性能，显著缩短冷启动时间，提升系统冷启动能力及环境温度适应性与应用范围。

翟双，上海重塑执行副总监。其团队提出了排气端设置膨胀机回收高压空气尾排的高压力能，开发了高精度综合冷却液温度及电堆产热速率的散热前馈控制方法，发明了一种可控的低温吹扫方法，更全面地考虑燃料电池的吹扫状态。

潘凤文，潍柴动力国家燃料电池技术创新中心副主任，中国内燃机学会燃料电池发动机分会秘书长、全国氢能标委会委员。在项目中开发了一种能够满足大功率燃料电池发动机的进气需求的供气系统。

1. 经济及社会效益： 本项目成果是在新能源汽车、可再生能源与氢能等科技专项的支持下，从院所走向产业，经过约15年的自主创新与认知积累，获授权发明专利 32 项，发表 SCI论文43篇，主持/参与国家标准 5 项，形成了我国燃料电池系统关键技术的先期核心知识产权，在新源动力、上海重塑、国鸿氢能、上海鲲华、东方电气、潍柴动力等氢能燃料电池“专精特新”企业获得实施，应用本项目技术的燃料电池系统驱动的电动汽车，经历了2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2014年成都国际清洁能源汽车挑战赛、2022年北京冬奥会等重大活动的技术验证与迭代升级，于2014年挑战赛获燃料电池汽车组冠军，近3年所生产的燃料电池系统新增销售额40.2亿元、销售利润5.3亿元、国内燃料电池汽车和发电应用市场占有率超60%，培育了我国相关自主产业链和技术链、部分技术国际领先；其中，汽车应用包括重卡、物流、公交、城际客车等多种车型，应用范围包括中国东北、华东及西南地区，推广展览包括汉诺威工业博览会、日本国际氢能源电池展、世界新能源汽车大会等国际展会，项目团队中重塑能源首次实现了我国燃料电池系统向德国的出口。 本项目培养了19名博士后、100余名博士/硕士研究生、120余名工程师，为我国燃料电池系统研发与产业输送了先期的人才队伍，提升了我国燃料电池行业的正向开发能力，推动了我国燃料电池产业由跟跑到并跑的创新进程。 。 

 2. 环境效益：氢能在减排过程中可以发挥关键作用。根据国际氢能委员会和管理咨询公司麦肯锡最新联合发布的报告，到2050年，氢对全球碳减排的贡献将超过20%，可累计助力减少800亿吨二氧化碳排放。到2050年中国燃料汽车销量达到800万辆的目标，与“燃料电池汽车”情景下的排放相比，整个道路车辆的温室气体排放量将减少约13.9%。 到2030年，氢燃料电池汽车规模达到100万辆，氢气50%来自于清洁能源。可以计算出，氢燃料汽车的大力发展可削减化石能耗511万吨标准煤，减少CO2排放1060万吨，VOC排放3050吨，NOX排放43455吨，PM2.5排放874吨，SO2排放940吨。发展氢燃料电池汽车具有巨大的环境效益。

本项目的转化方式主要包括：技术许可、技术服务以及委托开发，具体转化方式细节如下：

（1） 技术许可：本项目开发的压力/温度/湿度自适应调控的高效燃料电池系统关键技术中涉及的专利等知识产权可通过签署相关知识产权许可协议授权给相关燃料电池企业或组织，允许其使用其中技术，开发并销售新型燃料电池技术产品，技术使用方须遵守技术提供方的知识产权政策和标准，使用方需要支付相应的许可费用或授权费用，并遵守使用范围、使用期限、质量要求等相关约定，共同推动燃料电池产业发展。

（2） 技术服务：本项目团队可提供相关燃料电池技术的咨询服务，提供专业意见和建议，开展燃料电池技术培训，培养和提升客服的开发燃料电池技术产品的能力和知识水平；其中，技术使用方在开始技术服务前，应充分了解自身的需求和问题。这包括明确技术目标、需求和挑战，以及自身技术能力和资源的限制；技术使用方应主动与技术服务提供商沟通和交流，分享相关信息和数据，共同制定技术服务方案。技术使用方还应主动提供反馈和建议，以帮助技术服务提供商优化服务质量和效果；技术使用方在接受技术服务过程中，需要提供必要的支持和资源。这可能包括技术设备、数据共享、人员配合等。技术使用方应配合技术服务提供商进行相关测试、试验和调研，并积极提供必要的数据、样品和支持条件，以便技术服务的顺利实施和结果验证；在接受技术服务过程中，技术使用方应关注技术的安全和保密。技术使用方有责任保护技术服务中涉及的专有技术、商业机密和敏感信息等，并遵守签署的保密约定。

（3） 委托开发：本项目团队可以与相关燃料电池企业或组织建立合作关系，围绕高性能燃料电池结构、组件及系统开发等问题，明确合作双方的合作目标和责任，制定合同与协议，并通过借计算机辅助设计工具、燃料电池实验与结果分析等手段研发高性能燃料电池技术，其中逐步推进我国燃料电池技术商业化；其中，须确切描述技术使用方所希望委托开发团队实现的具体成果，这包括明确技术功能、性能要求、项目时限、项目预算等；技术使用方应及时提供开发所需的技术资料、信息和数据等，并随时解答开发团队的疑问，技术使用方还应定期与开发团队沟通项目进展和结果，确保开发工作按照预期进行，并及时调整和协调处理可能出现的问题与风险；技术使用方应与开发团队签署保密协议，在开发过程中确保专有技术和商业机密的保密和安全。