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面临加速迭代和降低成本的双重考验 氢燃料电池电堆技术寻求突围

北极星氢能网 来源:中国能源报  作者:仲蕊  2020/6/24 8:38:53 我要投稿

北极星氢能网讯:燃料电池电堆的开发是一个长期的经验积累和反复验证的过程,并非一蹴而就,同时需要连续性创新,而在这一过程中需大量人力、物力、时间等资源的持续性投入。

6月16日,上海骥翀氢能科技有限公司对外宣布,在具有自主知识产权的国产化大功率金属板电堆开发上取得突破性进展,燃料电池堆单堆功率达137kW,这是目前全球燃料电池领域的最大金属板电堆单堆功率。

氢燃料电池堆是整个氢能及燃料电池产业链的核心,国内外在氢燃料电池领域的探索已超过半个世纪。在近日举行的一场线上行业会议中,与会专家表示,总体而言,作为燃料电池“心脏”的电堆,在迭代能力和降低成本方面亟待破局。

国内企业积极布局电堆领域

与会专家表示,此前,由于电堆技术门槛高且资金投入大,只有少数企业、研究院有研发和设计生产能力,供应商少之又少。近年来,随着氢能产业兴起,相关企业正积极布局电堆领域,在技术上也迎来长足进步。

“氢燃料电池是电化学能量转化装置,将氢气和氧化剂中的化学能不经过燃烧直接变为电能,唯一产物是水;此外,燃料电池结构相对简单,核心部件是双极板和膜电极,易于批量制造。”上海骥翀氢能科技有限公司副总经理付宇飞认为,氢燃料电池的清洁性和易于批量制造让越来越多的企业加入到这一产业中,我国的电堆企业在技术实践中不断成长。

资料显示,我国第一家致力于燃料电池产业化的股份制企业,是成立于2001年的新源动力,该公司掌握了燃料电池电堆及零部件正向开发、批量制造工艺的核心技术。

成立于2018年的上海捷氢科技有限公司,主要从事燃料电池电堆、系统及储氢系统的研发,作为上汽集团进一步完善新能源产业链的一个关键布局,捷氢科技已完成三款燃料电池系统的研发,其部分产品的关键性能指标已达到国际先进水平。

此外,2016年与加拿大巴拉德公司签订了战略合作协议的广东国鸿氢能,目前的电堆产能为20000台/年,国鸿氢能方面曾于今年年初透露,预计2020年将生产4800-5100套燃料电池电堆。

付宇飞表示:“随着国内企业电堆技术研发的进步,目前,高功率密度、大功率车用电堆的国产化替代正在加速。”

研发是长期的经验积累和

反复验证的过程

众所周知,燃料电池具有功率密度高、续驶里程长、加注快、适用温度范围广、全生命周期无污染等优势,是非常理想的汽车动力源。

“值得注意的是,燃料电池是包括气体传质、液体传输、热传导及力传递等多因素耦合的过程,技术门槛相对较高,因此对于氢燃料电池产业而言,拥有专业的复合型人才是最宝贵的财富。”付宇飞强调。

与此同时,燃料电池电堆的开发是一个长期的经验积累和反复验证的过程,并非一蹴而就,需要连续性创新,而在这一过程中则需大量人力、物力、时间等资源的持续性投入。

此外,付宇飞表示:“对于早期的氢能及燃料电池汽车产业从业者而言,从事汽车和电堆的团队存在信息偏差,互相并不了解各自的特性和工况,因此当两者产品匹配时达不到最优,经过多年的磨合,近年来在车企的主导下已逐步实现了电堆系统的优化和车辆的舒适运行。因此,对于燃料电池电堆企业而言,需要具备对汽车的深刻理解,并以此采用规范的产品开发流程。”

产品迭代能力仍需加强

资料显示,丰田汽车作为全球燃料电池汽车商业化的积极推动者,早在1991年就已开始研发燃料电池,历经20多年开发出第一款氢燃料电池车Mirai,但至今6年尚未完成产品迭代;巴拉徳动力于1979年开始研发并在2009年推出燃料电池,目前最新一代仍未批量上市;与此同时,作为电堆自主创新“国家队”的新源动力,自2001年成立后,先后开发出两款氢燃料电池,其产品也处于持续优化中。

“目前燃料电池产品的迭代速度较慢,仍需要进一步技术突破。”付宇飞对此表示,应建立起电堆正向设计体系,结合理论基础与工程实践,实现定量工具化设计,确保产品的高性能及一致性,另外,需丰富工程经验,提升核心技术,以保障产品的寿命与可靠性。

对于如何优化成本,付宇飞认为,电堆生产企业并不应聚焦在产品的最终出售价格上,而应更关注产品全生命周期内的综合成本、质保使用服务、自主知识产权以及产业链上的资源整合能力等。

“目前,燃料电池产品仍处于初期阶段,作为企业要以品质为重,想要生产出具备高性能、低成本的电堆产品,是对设计、迭代、制造能力的多重考验,需企业具备扎实的理论基础和高可靠性的工程产品实现能力。”付宇飞进一步表示。

原标题:氢燃料电池电堆技术寻求突围

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