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氢能设备自动化开局 哪家企业“首吃螃蟹”?

日期:2020-04-10    来源:高工机器人

国际新能源网

2020
04/10
09:52
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关键词: 氢能设备 氢能源产业 氢能技术

2019年,随着氢能产业第一次被写入《政府工作报告》,“氢能时代”的大幕缓缓拉开。

在这场关乎国家汽车产业命运的燃料电池车商业化“追逐战”中,因为李克强总理的实力站台以及政策的强势背书,氢能技术成为当之无愧的下一个产业风口,也吸引了一大批企业争相布局。

显而易见,氢能源产业及氢燃料电池汽车产业正迎来高速发展时期,而中国氢燃料电池电堆产业链设备市场随之水涨船高。

《中国氢燃料电池电堆生产设备行业调研分析报告(2019-2023年)》中的数据显示,2019年中国氢燃料电池电堆产业链设备市场规模约10亿元,其中膜电极生产设备占比29%,金属双极板设备市场规模占比24%。市场规模占比第三的设备为电堆活化测试台,占比约为13%。

作为燃料电池中最为核心的部件,膜电极被誉为燃料电池的芯片,其战略意义不言而喻。正如全国政协副主席、中国科学技术委员会主席万钢所说:“燃料电池汽车的发展需重点突破膜电极、空压机和储氢罐的产业化。”

冬天里的一把火

2019年被认为是氢燃料电池行业的元年。

与电动汽车“遇冷”不同的是,氢燃料电池汽车却结结实实火了起来。

根据中汽协发布的数据:2019年全年,以电动汽车为主的新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆,同比分别下降2.3%和4.0%,为近十年来首次同比下降。

而中国燃料电池汽车在2019年产销分别完成2833辆和2737辆,同比分别增长85.5%和79.2%。仅2019年12月中国燃料电池汽车产销分别为1407辆和1400辆,占全年产销的五成。

虽然从绝对数量上来看,氢燃料电池汽车的产销量与电动汽车还相距甚远,但在汽车行业整体“入冬”的市场环境下,氢燃料电池带来的火苗让这个冬天多了一丝温暖。

引爆这一轮产业热潮的导火索,是2018年5月国务院总理李克强的一次访日活动。

当时,在日本首相安倍晋三的陪同下,李克强考察了位于日本北海道的丰田汽车公司相关零件工厂。李克强在这里看到了丰田的第一代氢燃料电池汽车MIRAI,并询问了MIRAI和e-Palette概念车的续航里程等问题。

“中国氢能业的春天就要来临。”不少人预测。

此次访日之后,引发了众多媒体和民众对燃料电池汽车的关注,更催生了一批市场试水者:据悉,在2018年之前,国内从事氢燃料电池的企业只有不足百家,而到了2018年下半年,公司数量加了个“”。

2019年,其火爆程度更甚之前。2019年3月15日,第十三届全国人民代表大会第二次会议落幕,审议后的《政府工作报告》补充了“推动充电、加氢等设施建设”的内容。也意味着国家层面开始重视氢燃料电池汽车基础设施的建设。

膜电极“卡脖子”问题

膜电极作为燃料电池的“芯片”,其质量决定了燃料电池的性能和寿命。然而膜电极技术自主化和产业化,一直是制约我国氢能产业发展的“卡脖子”难题。

据悉,膜电极的成本占据燃料电池电堆的70%,占据燃料电池动力系统的35%。长期以来,应用于燃料电池汽车市场的核心材料膜电极主要依赖进口。

这些年,随着国内技术水平的不断进步,越来越多的国产膜电极企业开始涌入行业,国产膜电极的分量正在不断加重。有业内人士预测,2020年膜电极的国产化占有率有望突破30%。

国产膜电极份额的增长在很大程度上得益于电堆自主化程度的提升,特别是2019年,国产自主品牌的电堆实现逆袭。

GGII统计数据显示,2019年国内自主技术燃料电池电堆厂家出货量有了明显的增长,自主技术电堆功率出货量占比58%(统计范围包含以系统形式出货电堆数量,直通率以80%计),较2018年增长30.40%。

在这样的背景下,国产膜电极也在加紧扩充产能。根据公开的数据,2019年国内共建成膜电极产线5条,总体规划产能大于35万平方米/年。截至2019年12月30日,国内在建膜电极产线2条,产能约为15万平米/年。

“随着膜电极技术进步,需求量提升,膜电极产线建设数量仍将保持增长。”GGII分析师认为。从市场规模来看,GGII预计,到2025年中国车用领域氢燃料电池膜电极市场需求有望达到23亿元。

自动化助推燃料电池制备技术变革

在我国氢能源汽车发展中,有一个不可忽视的瓶颈就是成本高。而在影响成本的关键因素中,制造技术落后,双极板等制造质量不稳定,直接造成了运维成本较高。

以燃料电池制备技术来看,调研中发现,国内燃料电池行业虽已发展多年,但是膜电极产业化经验至今尚未成熟,整体制备水平效率不高,多项工艺难点还有待突破。

不过,这种局面正随着国产膜电极制备工艺的进步而逐渐改观,尤其是一些国产膜电极设备企业的出现对于改进制备工艺起到了至关重要的作用。

2019年,隆深机器人开发出了全国首条氢能源膜电极自动化生产线。作为国内膜电极自动化产线第一家“吃螃蟹”的企业,在氢能设备自动化领域率先开局,这背后是隆深长达两年的产线工艺探索。

据悉,早在2017年年底,因为一个偶然的机会,在给客户解决人工贴合难题的过程中,隆深机器人开始接触并了解氢能源,2018年5月开始布局。目前,隆深氢能源膜电极自动化生产线已经应用在一些企业和科研单位中。

该产线包含浆料制备、碳纸疏水预处理线、CCM双面直接涂布线/GDL涂布辊压线、CCM裁切/边框膜裁切/GDL裁切设备、MEA五合一/七合一贴合设备、尺寸检测/瑕疵检测/气密性检测设备等。

隆深机器人氢能源膜电极自动化生产线最大的特点就是实现了可柔性生产,且具备全自动化生产能力。这对于燃料电池制备技术来说,无疑是一次重大的变革。

“MEA全自动化生产线减少了生产过程人工参与,提高产品质量,保证了产品的一致性,其中涂布机解决了双面直涂以及溶胀问题。”隆深机器人中南事业部总经理、氢能源板块负责人丁彦春说。

值得一提的是,国产膜电极涂布工艺在经历了第一代“双面转印”与第二代“阴极直涂阳极转印”之后,其工艺仍然有发展和提升的空间,而效率更高的双面直涂工艺被认为是未来的主流方向,将会在1到2年内快速推广起来。

与3C、汽车领域相对成熟的生产及工艺路线相比较,处于探索初期的氢能源设备自动化则更显非标定制的难点,而隆深在“摸着石头过河”的探索过程中体会得更为深刻。“MEA生产工艺,每一家都有所不同,行业内没有形成一套标准工艺路线,大家都在尝试。双极板也是,甚至一些检测设备都没有相应的标准。”

万亿“蛋糕”和“氢城”佛山

有业内人士提出,2050年左右率先产业化的氢燃料电池汽车领域有望产生上万亿的市场空间,随着应用领域的拓展,氢能相关产业成长空间广阔。

从上游制氢、中游储氢到下游应用,氢能源设备涵盖的范围很广泛,而隆深机器人则主要从自身的优势出发,重点布局MEA、双极板、电堆等生产类设备以及燃料电池与系统的测试设备。

在万亿市场背后,隆深机器人在氢能装备领域的布局还得益于佛山氢能产业的快速发展。过去十年以来,作为传统制造重镇,佛山的氢能产业从零起步,已逐渐形成从制氢、储氢、加氢到零部件、整车制造的完整产业链,并率先进行商业化示范,走在了广东乃至中国氢能产业的最前列。

犹记得2019年12月30日,中车四方研制的氢能源有轨电车在佛山高明上线载客开跑,在这个标志着世界首条氢能源有轨电车正式投入商业运营的上线仪式上,现为佛山市副市长的许国甚至喊出了:“站在能源革命的风口,未来已来,氢城佛山。”

国家发改委能源研究所副所长张有生说:“氢能在未来国家能源转型中至关重要,佛山是我国氢能发展的先锋,如何跨好氢能的第一步,就看佛山的了。”

截至目前,佛山形成了位于南海的广东新能源汽车产业基地、位于高明的现代氢能有轨电车修造基地、位于云浮的氢能产业研发生产基地三足鼎立的格局。

在全国被疫情阴霾笼罩、经济生产遭受重创之际,佛山各区域氢能规划陆续出台、企业复工赶进度、氢能公交及加氢站投入运营等忙不停,给国内相对沉寂的新兴行业打了一剂强心针。

GGII认为,从佛山南海、顺德、三水、禅城等各区已投放、计划投放及招标氢能车辆来看,佛山全市在2020年氢能车辆投放超1000辆应该问题不大。

而佛山在氢能产业的“高歌猛进”也进一步加强了隆深高层领导对氢能源的重视,为此,隆深机器人还专门成立氢能事业部,以期更好地布局氢能装备市场和产品,服务氢能企业。

丁彦春表示,客观讲,疫情对我们国家造成了很大的伤害,但任何事情都有两面性,疫情的出现,也给了我们修炼内功的时间,同时因为进口产品无法按时交货,这给了国产氢能企业机会,有些汽车整机厂把订单给了国内氢能企业。


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