图为山东理工大学学术委员会名誉主任张铁柱做主题演讲

日前，由中国电池工业协会、电池中国网联合主办的“2021氢能与燃料电池技术及应用国际峰会”在淄博举行。山东理工大学学术委员会名誉主任张铁柱做了题为“氢能、电能利用的几个新途径”的报告。

以下为报告实录：

张铁柱：谢谢大家，这一次会议利用两天时间，半了三件事一个是中国电池工业协会上午，昨天下午成立氢能与燃料电池分会，今天利用一天的时间，搞分会的学术峰会效率很高，可以看到淄博市委市政府对这次峰会非常重视。上午书记、市长、包括副市长都来了非常重视。而且建议将分会的永久会址选在淄博，希望大家认识淄博选择淄博。我讲三个问题。

首先讲概念。因为讲概念才能带出第二个问题。大家都知道学车的时候，车分为两端一个是提供能源动力，现在汽车分为三种，一种是传统的化石原料，载体是油箱，通过内燃机转换动力输出。再一种是新能源汽车电池以电池为主，载体就是电池。

还有一种就是新型能源氢能，通过燃料电池再把氢能转化为电能对外输出，三种的能源形式，也就是说油箱等于现在的电池，等于我们的氢气管加上燃料电池。

另外一种是负载端，一种是机械的负载，不管能源是什么能源，最后要转到机械负载端，第二是电磁负载还有流体负载包括液压的负载，从负载端来看有三种负载形式，不管能源动力端是什么样的形式，最后都是这种负载。这是第一个概念。

第二个概念，能源流驱动，能源流通过能源转换装置流到负载这一端驱动车辆行走。还有一种是车辆制动的时候，要把车辆的制动能量动能和适能要回收出来再用。回到原来的车载能源载体上回到油箱和电池里面，回到氢罐里面去，这两向流动有多少条路径，应该是这样？比如说燃油怎么直接变成机械能驱动机械负载，通过内燃机。再一个是燃油通过什么样的形式，直接驱动电负载，现在没有直接的转换装置。还有一种燃油通过什么转化装置直接驱动液压负载，现在没有直接的转换装置。还有是电池，电怎么驱动这三种负载，现在电池通过电机来驱动机械负载这个没有问题可以实现。但是电池通过什么东西来驱动液压负载没有，得通过系统来解决，当然电缆没有问题。

再一个是氢能怎么直接驱动机械负载，现在解决不了这个问题。现在看到燃料电池怎么把氢能转化为电能，能不能机械能这一直是搞汽车搞内燃机人的梦想，当然也有一些人在做，广汽和天津大学搞出氢气内燃机的模型这是一个。

氢到电推动燃料电池，氢到液压负载现在没有，氢怎么让他驱动液压负载这个问题一直没有解决，那么这种状态，机械能怎么变成燃油目前现在解决不了这个问题，机械能变成电能通过发动机可以解决，机械能怎么变成氢能现在没法解决。电到流也很难，电到氢可以解决。液压能量变成机械能量这个可以解决，通过液压能量，液压能力怎么变成电能量，现在也解决不了，现在没有实际的解决方案。那么液压能量怎么变成氢能解决不了？所以来来回回一共十八条技术路径有一些已经解决，大部分没有解决，有一些可能都不能实现，这是我讲的第二个概念。

第三个概念，就像刘董事长讲的，每一种能量载体包括电池，都有它的长板短板有优势和劣势关键是把它放在地方使用。但是从现在来看，从美国能源局给的一个各种能用变量等等，安全性受命等等，现在没有一种能源装置能够满足任意能源适用场景。实际上我们很多应用场景现在也选择不到合适的能源装置，包括电池燃料电池油箱等等，选不到一种合适的液压装置。怎么解决这个问题？就是搞能源负荷不同的能源形式进行符合来解决这个问题，不同的动力集成解决这个问题。

用几个概念再分别介绍一下这几个新的途径。现在大家可以看，我们现在这是几个常规用的能量转化系统，燃油到内燃机，液压能通过液压泵就可以解决，电动能通过电能燃料电池可以解决，氢燃料通过燃料电池也能解决，但是它汽车上光有燃料电池不，现在燃料电池不能回收能量怎么办？给大家谈谈这几个问题。

氢燃料通过氢内燃机通过燃料电池转换，现在有一块飞轮的装置，他就适合于能量密度比较大在一块儿负荷使用。比如说飞轮内部镶嵌了发动机，就可以变成飞轮电池或者飞轮液压机，再一个就是液轮飞轮，这个部件功率特别高。

它的功率密度很高，我的燃料电池功率密度不如他高，能量也很大，又不能回收车辆的能量怎么办？就让他俩负荷来解决电池能量不大，而燃料电池功率密度又不太高的问题，让他负荷解决这是一点。

第二再生燃料电池暨也就是说把现在的燃料电池技术和电解氢和电解水的技术结合使用，现在这个技术在美国已经有。我国还没有看到这种产品，现在正在探索，把这两种技术给集成，把燃料电池和电解水技术给他集成，让它正反向都可以使用，电可以变成氢，氢可以变成电，这是一个。

还有一个是实现氢到机械能直接转换的技术，一直有人探索，没有做成成品，前两天我们也做这方面的研究，现在来看广汽和天津大学把这台内燃机搞出来，实现了氢能到机械能的转化，效率不低44%，有一个非常好的特点，就是对氢的浓度就可以富产氢就可以使用，不像燃料电池一样对氢有要求，还得对氢进行提纯。

这个是一个氢燃烧室，下面带着活塞，实现了氢能到液压能的直接转换。还有一种上面是氢燃料室下面带一个发动机实现了氢能到电能另外一种转换形式，除去燃料电池之外。这两种方式，就是用了传统的内燃机的一些技术，我去潍柴验收项目，潍柴现在搞了一个燃料电池协同创新中心，山东在这一块布局比较早，但是潍柴提出一个问题，潍柴的未来路在何方？能不能和氢能结合？他现在有担心，说潍柴到2030年还可以，依靠柴油机还可以，如果不和氢气、氢能结合，恐怕将来很危险，这是他们的路径之一，因为整个内燃机的产业链太大，不能完全丢弃掉，所以就把燃气发动机内燃机改造成氢气发动机，这是一个。再一个就是实现电能和液压能直接转换的两个装置，现在机液能量装换没有，现在从电能到液压能需要什么，需要电带一个电机，来完全相互的转换。我们在国家基金委的支持下，搞了两个东西，一个是直线的电动液压泵，中间是电机，两边是注册泵，反正是哪个主动，你电机主动就是电机是源动端，这样就实现了电极和液压能效率的转换，这是单体泵，也相当于单体泵，就能形成电动泵组，就形成了一个电能和液压能之间的相互转换这么一个装置。过去不行，电能和机械能可以相互转换，液压能和机械能不能相互转换。

还有一个也是国家支持的项目，外面是内燃的电机里面是电泵他们结合在一起，这一个也实现了电能机械能、液压能这三者之间的转换，现在没有这个东西，在国家基金委的指导下开展这方面的工作。

再一个是电能耦合转换系统，汽车都有液压电系统没有，他们叫电控，电子插播器那是电控，没有这个东西，我们怎么办呢？或者车载你是氢的话，那么就通过这个东西，来进行机电液的协调分配，他完成协调分配是机械液压电都处在一个最好的工作区域，就相当于我们的汽车的操作器这是一个。

还有最后一个，我们天然气因为天然气泵压力也很大过去开发这种产品，因为用气的时候，用天然气的时候压力很低，氢气管用的氢气很高，天然气也存在这个问题，氢能余压发电或调压发电系统，这一块巨大的能量就浪费掉了，这是一个想法还没有开展做。

总结一下，1、从能源供给侧来看发展方向是由化石原料加上传统的电力供给向绿电+绿氢互供给转型。车载能源目前依然、美气、电能氢能并存，以燃油为主，未来向绿电、绿氢方向转型。

2、由于车载能源的转型，根据车辆负载类型及双碳目标要求，必须创新能量转换技术路径，本报告分享了氢能、电能、机械能及液压能不同能源形式间相互转换的九个新的路径，希望引起大家的关注。

3、能源复合与动力继承是克服单一能云与动力形成短板的好方法，能够实现相互间户部和耦合，保障系统的高效、高质量、高安全性运行。

4、车载高压氢气罐能量的利用是一条重要的氢能路径。