于斌：高性能工程塑料为汽车电动化“保驾护航”

2021中国国际橡塑展期间，帝斯曼工程材料公司推出了一个名为“探索之旅”的在线虚拟展位。汽车的巨大比例凸显了帝斯曼在这一领域的雄心。帝斯曼工程材料全球高级工程开发经理于斌接受了媒体采访，并与大家分享了改进工程塑料如何帮助汽车电气化。以下是面试的亮点：

汽车电气化的不可逆性“在各个国家和地区提出的碳中和愿景的背景下，我们着眼于整个汽车行业的发展，重点放在中国。2030年，中国将禁止销售纯燃料汽车，电气化是不可逆转的趋势。与传统燃料汽车相比，汽车电气化的形式和深度多种多样，无论是混合动力、插电式混合动力还是id，即纯电或燃料电池，与高压电池组、高压控制系统和逆变器密不可分。DC-DC转换器和电机等重要功能部件。帝斯曼专注于汽车的三电系统和燃料电池系统，提供PBT、PA66、PPS、PPA ForTii?材料，如大众、通用、特斯拉、小鹏、NIO、理想、比亚迪、上汽、广汽、北汽、长城等品牌目前已在主流主机厂得到应用。于斌开门见山。与传统燃油车相比，电气系统主要用于信号传输、发动机启停和车辆控制；在电气化的过程中，电力的使用发生了变化，需要使用电力来驱动整个车辆。随着电压和电流的增加，工程塑料的要求和挑战与传统燃油汽车完全不同。DSM针对汽车电气化过程中不同车辆工况下材料电绝缘性能的变化进行了有针对性的研究，为设计工程师开发更可靠、更卓越的电动汽车提供了优秀的工程数据。经过高温老化后，DSM对材料在不同工作条件下的电绝缘和表面电弧电阻，以及塑料-金属复合材料注塑过程中的机械老化和开裂进行了深入研究，可以提供一套完整的解决方案。在电动化的道路上，大致有两类：一类是由锂离子电池驱动的；第二个是由燃料电池驱动的。与纯电动汽车和燃料电池汽车相比，纯电动汽车的电机效率超过95%，其他损失约为20%，因此锂电池驱动效率约为75%。并且燃料电池汽车的效率仅为55%左右，纯电动汽车的能量转换效率高于燃料电池。然而，为什么燃料电池汽车目前受到如此多的关注？燃料电池系统的必要性目前，燃料电池技术路线有很多，最受关注的大致是“两条”：氢燃料电池；第二个是甲醇重整燃料电池。在重型运输中，纯电池驱动系统具有明显的缺点，如电池重量大、续航里程长和充电时间长。随着产能的增加，电池的重量也显著增加，导致每公斤货物的运输成本增加，使得纯电池技术不太适合商业运输行业。与其在车内装载重型电池，不如使用燃料电池直接在车上产生所需的能量。制造锂电池的关键原材料锂和钴的生产区域非常集中，极有可能受到地缘因素的影响。然而，该地区可以生产氢气，现有的加油站可以很容易地改造成燃料电池的加油站。在大型商用车、重型卡车、海运船等领域的电动化过程中，将三元锂电池、磷酸铁锂或其他电池形式与燃料电池系统进行比较：锂电池系统的平均能量密度为160至240wh/kg，8级重型卡车行驶600公里，需要装载1200至1300千瓦时的电池。这种大型电池组的平均重量为7至7.5吨；

燃料电池系统的整体重量要轻得多，例如配备双电堆和双电机的系统，总重量约为1.5吨，这是燃料电池的重量优势。另一个优点是重型卡车电池组具有大的体积和电池容量。即使在双快速充电模式下，也需要几个小时才能充满电。对于重型运输来说，充电时间是一个重要问题。并且燃料电池的加氢时间与传统柴油车相似，大约十分钟即可完成。这就是燃料电池的时间成本优势。与纯电池技术相比，燃料电池具有以下优势：加氢时间和范围与内燃机相当，没有沉重的额外电池负载，性能受天气影响最小。此外，水是氢燃料电池系统的唯一副产品，这对建设碳中和社会具有积极意义。氢能是一种理论上可以实现整个产业链的绿色能源形式。因此，该国越来越重视燃料电池汽车。中石化、中石油等传统燃料巨头，以及各大重型运输车制造商，也正因如此大力推进燃料电池汽车的产业化。质子交换膜燃料电池（PEMFC）在燃料电池技术中越来越受欢迎。它在效率和排放之间实现了良好的平衡：工作温度低，启动时间短，可以使用纯氢气作为燃料，使用普通环境空气作为氧化剂。回到材料本身，大多数燃料电池都专注于氢燃料电池。于斌表示，DSM区别于其他材料公司的一个重要特征是，在材料开发过程中，DSM的出发点是对整个系统的机理、工作条件、运行模式以及制造和生产中的问题进行深入研究。从这些深入的研究中，有必要提取必要的材料改进，以最大限度地确保系统的长期寿命和效率。总之，大多数燃料电池在70至90摄氏度的温度范围内，在100%湿度、弱酸性环境中运行，并且对材料的长期水解和离子沉淀速率有很高的要求。此外，材料纯度的定义不是在空气中，而是考虑在燃料电池运行过程中是否会有其他物质从材料中沉淀出来；商用车和重型卡车的工作时间为15000小时，具有长期抗水解性、老化后抗疲劳性、抗蠕变性、材料纯度、离子是否会沉淀、什么样的离子以及离子对催化剂、气体扩散层和质子交换膜的影响等全面的测试数据和计算模型。DSM拥有这些数据和模型，可以帮助客户缩短产品开发周期，并一次性做好！从可靠性的角度来看，特别是在抗离子浸出、水解和相应的长期机械财产方面，目前使用的材料仍然存在许多缺点。一种解决方案是开发专门的聚苯硫醚化合物，以生产高效可靠的电池。DSM开发了一系列专门针对燃料电池特性定制的材料。这些材料具有业内最低的离子沉淀率、最高的抗水解性和长期抗蠕变性，远高于PPA和PA66等工程塑料。最后，于斌指出，在传统燃油车中，用电是通过信号控制和传输；另一方面，电动汽车是由高压电驱动的，这不仅涉及电力问题，还涉及安全问题。材料在工作条件下的老化机理、电热老化机理、机械财产、疲劳性能和耐电弧标记性必须基于实际工作条件。我们研究了所有实际工作条件，分析了材料在高温条件和不同介质下的电老化和热老化性能的机理。我们了解客户的应用要求是什么，将其转化为材料的语言，并通过我们广泛的研究数据，最终将它们转化为我们的材料配方。这些在研究和材料方面的突破，以及对电动汽车领域的深入理解，引领了DSM在行业中的发展

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