高性能质子交换膜燃料电池及其关键材料
项目负责人：
顾军：南京大学物理学院技术与应用物理研究中心副主任，在燃料电池的成果转化和商业化推动方面具有丰富的经验，在国际著名燃料电池公司和中国著名燃料电池公司有5年以上的研发管理经历。
邮箱： junguca@nju.edu.cn
项目背景：
燃料电池是一种能量转换装置，它将外界供给的反应物质的化学能用电化学的方式直接转换成电能。
氢燃料电池是以氢气为燃料、固体导电膜为电解质的燃料电池，有时直接称为质子交换膜燃料电池。燃料电池是一个发电系统，由电堆和辅助系统组成，其中电堆由膜电极和双极板组成，膜电极由催化剂、质子交换膜、气体扩散层组成。
本项目不仅具有燃料电池系统集成技术，还具备包括催化剂、膜电极等的核心材料技术。产品可以应用于燃料电池汽车、固定式与便携式电源等。
燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势被认为是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源问题、环境污染问题、气候变化理想方案。
本项目符合国务院于2015年5月8日发布的《中国制造2025》中对燃料电池发展目标的要求；满足财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委于2016年12月29日联合发布的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中对燃料电池汽车所享受的国家补贴的要求。
产品及技术特点：
1.燃料电池贵金属催化剂
1）以导电炭黑为载体的Pt催化剂（载量为40-70wt%）、Pd催化剂、PtNi/Co合金催化剂、PtRu催化剂、PtCu核壳催化剂、PtNi/Co纳米线催化剂等。具有批次产量高（100g/天的产量），Pt颗粒小且粒径分布窄，在炭载体上分布均匀，电化学活性面积（ECA）大，膜电极功率密度高等特点。
Pt/C催化剂TEM图
Pt/C催化剂的循环伏安曲线
2.新型多孔燃料电池膜电极
以多孔碳膜为载体，原位生长Pt纳米线催化剂，一步制取有序化燃料电池膜电极：
1） DY系列膜电极性能可达到0.5W/cm2（Cell Temp：60℃，气体不加湿），可依据用户需求定制各种尺寸，最大制备面积可达400*400mm2；
2） HX系列膜电极性能可达到1.0W/cm2（Cell Temp 75℃，气体加湿80～100%RH），可依据用户需求定制各种尺寸，最大制备面积可达400*400mm2。
7层膜电极外形图
膜电极的极化曲线
3.高功率密度燃料电池系统
1） 以模块化氢燃料电池驱动电源系统（HyBa?）为主动力电源，电能由氢气通过燃料电池转化而来，氢燃料电池与锂电池混合使用，实现燃料电池和锂电池的自动切换，电动车在运行和停止时，燃料电池根据锂电池的状态自动给锂电池充电 ；
2） 主要使用燃料电池作为动力，其体积和重量比一般二次电池小很多，因而增大了电动车的空间、减小了电动车的重量 ，使电动车载重量增大。
燃料电池电堆的组成图
项目新增投资及实施计划（总共3亿元）：
1、燃料电池贵金属催化剂
投资2000万元，产能达到200kg/年。
2、新型多孔燃料电池膜电极
投资5000万元，产能达到10000m2/年。
3、高功率密度燃料电池电堆
投资2亿元，产能达到100MW/年。
