“于斌：高性能工程塑料为汽车电动化“保驾并护航””

2021 chinaplas期间，帝斯曼工程材料推出了“探索之旅”在线虚拟展示台。 其中汽车(包括常规汽车应用市场和新能源汽车)所占比例极大，凸显了帝斯曼在该行业的野心。 帝斯曼工程材料全球高级工程开发经理于斌在接受媒体采访时，与大家分享了工程塑料的改进如何帮助汽车电气化的问题。 以下是采访的精彩文案。

汽车电动化的不可逆性

“在每个国家和地区提出碳中和愿景的大背景下，我们看到了整个汽车领域的快速发展，聚焦于中国。 2030年中国禁止销售纯燃料车，电动化是不可逆转的趋势。 相对于一直以来流传下来的燃料车，汽车电气化的各种形式和深度，无论是混合动力、插电式混合动力、纯电力、燃料电池，都是高压电池组、高压控制系统、逆变器、直流-直流转换器、电动机 帝斯曼专注于汽车的三电系统和燃料电池系统，提供的pbt、pa66、pps、ppa-fortii®等材料，目前主流的主机厂如大众汽车、通用电气、特斯拉、小鹏、未来、理想、比亚迪、、 ”于斌开门见山。

相对于以前流传下来的燃油车，电气系统( 48v内的弱电)主要用于信号的传输、发动机的起动停止、整车的控制等； 在电气化过程中，电力的采用方法发生了变化，需要采用电能来驱动车辆整体。 另外，随着电压(数百伏)和电流)数百安培)的上升，对工程塑料的要求和挑战也和以前流传下来的燃料车完全不同。 帝斯曼在汽车电气化中，比较研究了材料电绝缘性能在车辆不同情况下的变化，为开发可靠性更高、更好的电动汽车，为设计工程师们提供了良好的工程数据。 对于高温老化后材料在不同条件下的电绝缘性、表面耐电弧性( cti )以及塑料和金属复合注塑成型过程中的机械老化和裂纹，怀斯曼可以进行深入研究，并提供全部的处理方案。

电动化的路径大致有两种，一是依赖锂离子电池(例如三元锂、磷酸铁锂等)驱动，二是依赖燃料电池(氢燃料电池或甲醇重整燃料电池)的驱动。 纯电车和燃料电池车的情况下，纯电车的电动机效率在95%以上，其他损失约为20%。 因为该锂的电驱动效率约为75%。 另一方面，燃料电池车的效率约为55%，纯电车的能源转换效率比燃料电池高，但为什么燃料电池车辆现在如此受关注？

燃料电池系统的必要性

现在的燃料电池技术路线有很多种，最引人注目的大致是“两种”，一种是氢燃料电池。 二是甲醇重整燃料电池。

在重载运输中，纯电池驱动系统有极大的电池重量、续航距离、较长的充电时间等明显缺点。 随着容量的增加，电池重量也明显增加，每公斤货物的运输价格上升，纯电池技术不太适合商务运输业。 与其在车辆上装载重电池，不如利用燃料电池直接产生车辆所需的能量。 作为制造锂电池的主要原材料锂和钴，产地集中性大，很可能受地缘政治的影响，但氢气可以在区域内生产，现有的加油站也可以很容易改造成燃料电池的氢气站。

在大型商用车、重卡、远洋货轮等行业的电动化过程中，以三元锂、磷酸铁锂或其他电池形式为燃料电池系统对象。 锂电系统的能量密度平均为160~240 wh/kg，8级重卡需要运行600公里，装载1200~1300千瓦时的电池，这样的大电池组，其重量平均值为7~7.5吨。 另一方面，燃料电池系统的整体重量会轻很多。 例如，在配置了双电层和双电动机的系统中，总重量约为1.5吨左右，这就是燃料电池的重量特征。 另一个特点是重卡电池组的体积和电量较大，即使是双发快速充电( 250kw以上)模式，离充满电也需要几个小时，对于重载运输来说，充电时间是个大问题。 燃料电池的加氢时间和以前柴油车传过来的差不多，10分钟左右就可以完成。 这是燃料电池价值成本的特征。

与纯电池技术相比，燃料电池具有以下特点。 氢气的补给时间和续航距离与内燃机相等(在一定的输入功率下，燃料电池的续航能力是柴油或汽油发动机的2.3倍) )，没有重的额外电池负荷，性能表现受天气影响极小。 除此之外，水是氢燃料电池系统的唯一副产品，对建立碳中性社会有积极意义。 由于氢能是理论上可以实现全产业链绿色化的能源形式，因此目前国家越来越重视燃料电池车。 中石化、中石化等以前就传来了燃料巨头和大型重载运输车辆制造商，也是出于这个原因，大力推进了燃料电池的产业化。

质子交换膜燃料电池( pemfc )备受欢迎[/s2/]

在燃料电池技术中，质子交换膜燃料电池( pemfc )越来越受欢迎。 在效率和排放之间取得了良好的平衡:工作温度低、启动时间短，同时纯氢可作为燃料和普通环境空气体作为氧化剂。

回到材料本身，大部分燃料电池的重点是氢燃料电池。 于斌表示，帝斯曼区别于其他材料企业的一个重要优势是，在材料开发过程中，帝斯曼的出发点是深入研究整个系统的机理、运行状况、运行模式、制造和生产中的问题，从这些深入研究中，找出材料需要如何改进，并加以系统化 总而言之，燃料电池大部分在70℃~ 90℃的工作环境下工作，在100%湿度、弱酸性环境下，对材料的长时间水解要求离子析出率很高。 另外，材料清洁度的定义不是在空气体中，而是考虑在燃料电池壳体中材料是否析出了其他物质； 商用车、重卡、工作时间15，000小时起，材料长时间工况下的耐水解性、老化后的疲劳性、耐蠕变性、材料的清洁度、离子是否析出，什么样的离子会对催化剂、气体扩散层、质子交换膜产生什么样的影响

从可靠性的角度看，特别是在耐离子浸出、耐水解以及相应的长时间机械性能方面，目前采用的材料大多还不够，其中一种处理方法是开发专业的pps化合物，生产高效可靠的电池。 怀斯曼专门比较了燃料电池的优势，开发了具有行业内最低的离子析出率、最高的耐水解性和长时间水解后的耐蠕变性，远远高于ppa、pa66等工程塑料的全系列材料。

最后于斌指出，虽然燃油车以前就传了过来，但电气的采用方法是信号控制和传输。 另一方面，电动汽车，电力是驱动的，是高压电力，不仅涉及动力问题，还涉及安全问题。 材料情况下，老化机理、电热老化机理、机械性能、疲劳性能、离子在某些污染环境下的抗引弧能力，所有性能测试研究都是基于实际情况的。 我们研究了所有的实际情况，研究了降解材料在高温情况下，不同介质下，电老化、热老化性能的机理。 我们了解顾客的应用要求是什么，转换成材料语言，通过我们许多深入的研究数据，最后转换成我们的材料配方。 “这些研究和材料上的突破，对于电动汽车行业的理解深度，帝斯曼在领域处于领先地位。 ”