4月20日，由世紀新能源網(wǎng)、中國氫能100人論壇主辦，氫能觀察承辦的第三屆世紀氫能大會在京隆重召開。

加拿大皇家科學院、工程院、工程研究院院士張久俊針對車用動力氫能質子交換膜燃料電池的核心技術和挑戰(zhàn)發(fā)表主旨演講。

世界各主要發(fā)達國家都把發(fā)展新能源汽車（電動車）作為國家發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展新能源汽車是實現(xiàn)中國“碳達峰碳中和”雙碳目標的重要選項，而新能源動力汽車的核心部件是動力電池 （如鋰電池、燃料電池等）。

全球主要經(jīng)濟體都將發(fā)展燃料電池上升為國家戰(zhàn)略。

張久俊院士為與會嘉賓介紹了氫能質子交換膜燃料電池單電池的運行目標：2 A/cm2下電池電壓大于0.65 V；Pt催化劑的ORR質量活性大于現(xiàn)有Pt 催化劑的5倍；膜電極氧氣傳輸速率大于現(xiàn)在膜電極的2倍。

針對質子交換膜燃料電池的技術挑戰(zhàn)等問題，張久俊院士指出三點核心：燃料電池動態(tài)運行條件下的耐久性不足（電流/電壓/溫度/壓力的波動的影響）（科學技術挑戰(zhàn)）；燃料電池堆各個部件的高昂價格 （經(jīng)濟挑戰(zhàn)）；加氫設施的普及程度太低（基礎設施挑戰(zhàn)）。

質子交換膜燃料電池核心部件——膜電極，是影響其耐久性的重要因素。膜電極重要組成部分——催化劑，是決定質子交換膜燃料電池耐久性的重中之重。張久俊院士強調，催化劑碳支持體在燃料電池長期操作下，尤其是小電流（高槽電壓）下會被氧化，降低耐久性甚至失效！

對此，需要研發(fā)非碳支持體的Pt基催化劑；優(yōu)化催化劑與支持體的結構構型及組分，增強催化劑與支持體的相互作用；使用高通量計算及人工智能技術并結合原位測量技術理清催化活性和活性衰減機理之間的構效關系，以研發(fā)高活性高耐久性的催化劑。

根據(jù)對核殼結構非碳支持體的PtPd催化劑物理化學性能的研究，可以發(fā)現(xiàn)，核殼結構負載催化劑的高ORR單位質量活性歸功于良好的支撐體/催化劑間相互作用，經(jīng)過5000圈循環(huán)測試，與商業(yè)PtC和PtCo/C催化劑相比，核殼結構負載的催化劑表現(xiàn)出更好的耐久性和電化學活性！

此外，對于車用質子交換膜燃料電池電解質膜而言，質子膜、氣體擴散層同樣影響其效率。張久俊院士總結，燃料電池的耐久性主要是由膜組件的催化劑、膜、氣體擴散層所決定，通過基礎科學研究和技術的創(chuàng)新是提高催化劑和膜穩(wěn)定性的必然舉措。