Xianguo Li和BoryannLiaw教授分别谈“Progress of Fuel Cell Research in Canada and the World”与“Battery Testing, Evaluation, Validation & Verification in INL and Battery500 Consortium”

2017年7月13日,汽车安全与节能国家重点实验室第199期学术沙龙在清华大学汽车研究所301成功举办,此次请到的演讲嘉宾是加拿大滑铁卢大学的李献国教授和美国爱达荷国家实验室的Boryann Liaw研究员,他们的演讲题目分别为:“Progress of Fuel Cell Research in Canada and the World”和“Battery Testing, Evaluation, Validation&Verification in INL and Battery500 Consortium”。

沙龙的上半场,李献国教授为我们介绍了燃料电池研究的最新进展。来自加拿大滑铁卢大学的他,首先介绍了该所大学的概况,重点强调了其独特的co-op教育体系,即学生在就读期间去企业参加实习,并在之后回到学校继续学习专业知识,让学生在大学期间明确自己所学专业知识对于工作的重要性。其所在的滑铁卢也是加拿大汽车工业的中心,隶属省份为安大略省,是一个特别重视新能源技术开发和技术储备的省份。之后,李教授介绍了燃料电池的基本结构及其工作原理:在阳极上氢气催化反应产生质子和电子,与氧离子反应产生的水通过微孔层进行扩散,这一过程需要结合大量的模拟计算来优化。在介绍燃料电池堆的过程中,李教授指出,当许多燃料电池单体组装在一起的时候,限制其整体工作效率的是性能最差的一个电堆,因此,燃料电池“做小很简单,做大很难”。目前,燃料电池的应用前景也是人们所关心的,因此,李教授针对这一部分进行了详细的展开。他介绍说,目前在质子交换膜领域,已经达到产业化初步阶段的有韩国现代(2014)、日本丰田(2015)和本田(2015)、奔驰与福特(在加拿大建立了五千万欧元的燃料电池生产线)、大众与奥迪(2015)、通用(2015,与美国陆军合作)、巴拉德燃料电池公司。其中,在加拿大成立的巴拉德燃料电池公司,50%的财政来自中国市场。目前,燃料电池汽车能够达到的续航里程大约为800公里,折合汽油消耗率为38km/L。但燃料电池存在的问题也很突出,如使用铂金作为催化剂引发的高成本问题、不同工况下对燃料电池的控制策略制定也是一个难点。总体而言,李献国教授介绍说,目前燃料电池尚处于产业化的早期阶段。

在李献国教授演讲之后,来自爱达荷国家实验室的Boryann Liaw教授为我们介绍了他所在单位进行的电池测试、评价与分析的相关内容。在演讲一开始,Liaw教授介绍了爱达荷国家实验室的概况。这是一个占地2305平方公里的大型研究基地,其三大支柱研究领域为核能源、国家安全与自然能源整合利用。在爱达荷国家实验室,电池的测试包括从基本电化学特性分析到实车测试一整套流程,此外,实验室的另一项重要工作就是为行业制定电池测试的标准。不同于电池设计和制造单位,实验室的主要工作是反证,即寻找问题出现的可能性:从测试的角度分析某种特性的电池在使用过程中会产生的问题,因此其所需精度要求比之前厂家设计时要更高。在测试过程中,非常重要的一个问题是分析电池包的不一致性,这对解析的精度和准确度要求较高,Liaw教授说,他希望在5-10年之内建立完整的燃料电池测试系统。最后,Liaw教授谈到,在最近立项的Battery500 Consortium项目中,电池的容量密度将有望突破500Wh/kg。

李献国教授本科毕业于天津大学,在西北大学获得硕士和博士学位,并在滑铁卢大学博士后流动站出站。目前,李献国是加拿大滑铁卢大学教授,并在燃料电池、液体燃料雾化及喷雾、清洁能源系统等研究领域内享有盛名。他的著作Principles of Fuel Cells是燃料电池领域内的第一本教材,并被广泛采用。目前,他已经发表了170多篇期刊论文和230篇会议论文,参与撰写了4本书、超过20章节的内容,并拥有11项专利。

Boryann Liaw教授目前工作于爱达荷国家实验室,是Department of Energy Storage & Advanced Vehicles的管理者。Boryann Liaw教授本科就读于台湾国立清华大学,并于乔治亚大学获得硕士学位、于斯坦福大学获得材料科学与工程博士学位、于德国斯图加特的Max-Plank Institute of Solid State Research的博士后流动站出站。Boryann Liaw教授主要从事混合动力汽车、电动汽车和电池诊断技术等领域的研究工作。目前,Boryann Liaw教授已经发表了近150篇学术论文、拥有8项专利。

本次学术沙龙活动由汽车系张剑波老师主持,吸引了近120名左右的师生前来参加。在座的老师及同学们对两位教授的报告非常感兴趣,在互动环节提出了若干问题与他们交流,包括如何看待日产在巴西用生物质燃料开发SOFC、车载燃料电池的氢气储存方案如何解决、氢气中的杂质对燃料电池的危害问题如何解决、锂空电池前景如何、在Battery500项目中电池的能量密度能够达到多少等。两位教授对这些问题做了充分的解答。

李献国教授

Boryann Liaw教授