本研报总结了2003年12月8日在密歇根州迪尔伯恩举行的由美国国家标准与技术研究院(NIST)赞助的研讨会结果。研讨会旨在识别与燃料电池大规模生产相关的关键制造问题,并探讨制定国家燃料电池制造策略(NSFCM)的可能性。
研讨会重点关注聚合物电解质膜(PEM)燃料电池和固体氧化物燃料电池(SOFC),这两种技术最接近大规模商业应用。研讨会涵盖了燃料电池在交通运输(尤其是汽车行业)、固定和便携式发电领域的应用。
研讨会参与者约50人,来自PEM和SOFC制造商、供应商、相关政府机构、组织和学术机构等多元化背景。
研讨会采用亲和分组图练习,将参与者提出的制造难题进行分类,形成四个小组:计量和标准、制造和组装、模拟和建模、材料和密封剂。
各小组讨论了以下关键问题:
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计量和标准小组:强调制定燃料电池行业和市场的计量标准,以改善开发者/供应商关系。建议NIST帮助定义产品性能指标和表征方法,制定测试协议及其局限性,并定义标准参考材料。
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制造和组装小组:认为向高产量生产(如汽车级别)的转变还为时过早。建议通过改进燃料电池设计、应用制造方法以及生产工程技术的演变来扩大生产规模。
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模拟和建模小组:讨论了计算机建模和模拟在燃料电池开发和优化中的应用,包括基本物理过程和控制,但尚未涉及燃料电池制造。建议NSFCM提供一个框架,以分阶段开发建模工具。
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材料和密封剂小组:认为在燃料电池开发阶段谈论NSFCM还为时过早,但建议NIST在特定领域推动标准制定,并建议增加研发、测量和标准方面的信息共享。
研讨会参与者达成以下共识:
- 需要制定一套共同的燃料电池性能指标和测量协议。
- 需要编制模拟模型清单,使其对行业和研究人员都可用。
- 需要整合这些模型,以更好地理解系统相互作用,并了解制造工艺参数及其变化对燃料电池系统性能的影响。
建议通过创建类似Sematech的联盟来提供资金支持,并强调任何燃料电池策略都必须包括与其他联邦和州政府机构、专业协会、燃料电池组织和燃料电池及汽车行业的合作。