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骥翀氢能发布全国产化金属双极板燃料电池电堆 多款氢燃料汽车即将应用

日期:2020-05-09    来源:中国网

国际新能源网

2020
05/09
10:16
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关键词: 骥翀氢能 氢燃料电池 氢燃料汽车

日前,在财政部、工信部、科学技术部、国家发改委联合发布的《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中,明确提出了争取通过4年左右时间,建立氢能和燃料电池汽车产业链,关键核心技术取得突破,形成布局合理、协同发展的良好局面。

也就是说,氢燃料电池汽车要想实现商业化运行,还需要在关键技术的突破。

近年来,随着我国汽车保有量的迅速增加,不仅存在严重的能源危机,燃油汽车尾气排放对大气的污染也愈来愈严重。因此,国家大力倡导发展低碳产业、低碳能源和低碳技术。同时,汽车工业作为科技发展的技术集成,更承担着改变经济模式、抢占全球发展机遇的使命。

目前我国新能源汽车主要分为电动车和氢燃料电池车。多地政府明确要求,在市场销售、公共服务、政府采购、特种用车上,规定必须有一定比例的新能源汽车。过去几年我国主要在走锂电的路线,但是锂电存在的巡航里程短、充电时间长、电池载重量小、环境适应性差等问题仍没有得到很好的解决。氢燃料电池在新能源路线上可以起到一个很好的补充作用。

举个例子,主流来说,纯电动车续航约200km,氢燃料车约350km,且可随储氢压力的提升进一步提升续驶里程;纯电动车充电需要半小时以上,而氢燃料车仅需要3-5分钟;纯电动车0度以下动力大幅度衰减,40度以上高温时电池续航受到很大影响,而氢燃料车在-30°-40环境范围内都能正常使用。

近日,氢燃料电池电堆解决方案供应商骥翀氢能,对外发布了一款将用于氢燃料汽车的金属双极板燃料电池电堆产品——MH170.作为“MH”系列第一代产品,MH170采用了国际主流的金属双极板技术路线,具有比功率密度高、结构强度高、低温自启动能力强、量产工艺工序少易于批产、量产成本低等优势,可以满足大巴、物流车、中重卡车、特装车和乘用车等不同车型的需求。

骥翀氢能第一代燃料电池金属双极板电堆产品——MH170

据骥翀氢能CEO付宇介绍,目前,市场上对氢燃料汽车最大的需求点仍然来自于产品性能和价格。因此,该产品的定位是:国内一流金属板电堆,性能满足补贴要求、寿命领先竞争对手、成本优势显著。

作为氢燃料电池的核心部件,电堆是中国燃料电池产业发展,乃至氢燃料电池汽车产业的关键因素,几乎决定了整车的成本、性能和技术含量。电堆产品虽然看着结构简单,但整个电堆包括了氢与氧的气体传质、质子和电子传导、液态水的管理、热传导、力传递等多因素的耦合,产品工程设计难度大。

因此,必须将电堆作为一个整体进行一体化设计,使各个反应要素在全工况下都能够正常工作,从而保证整个电堆的长期稳定运行,而不是双极板和膜电极等电堆组件的简单堆叠。这对以“组装”技术擅长的中国制造业来说,无疑是个不小的挑战。

作为一支在氢燃料电池研发行业从业二十余年的队伍,骥翀氢能核心团队是国内为数不多“完整经历了车用电堆产品基础研究、产业化和国际合作”的工程化团队之一。创始人付宇自2001年以来先后在中科院大连化学物理研究所、新源动力暨燃料电池及氢源技术国家工程研究中心、爱德曼和上海重塑,20年来持之以恒从事电堆开发工作,有着非常深厚和丰富的技术积累与工程化经验。

依托以上资源,骥翀氢能本次发布产品MH170.拥有自主知识产权,是全国产化的大功率车用金属板电堆。其中的金属双极板设计,标志着国产自主开发和替代进口产品的竞争趋势,对推动氢燃料电堆国产化起到了非常重要的作用。

目前,在国际上,双极板技术主要有石墨双极板技术和金属双极板技术。其中,虽然金属双极板具有质量轻体积小、热容小、阻气性好、结构强度高、量产成本低、工艺简单、工序少等优势,却限制于贵金属涂层的材料和工艺技术,应用较少。2019年国内金属板电堆功率出货量增长510.36%,但仅占到了全年燃料电池功率出货量的9%。

考虑到车辆空间限制和批量制造便利性因素,金属双极板被国内外车企寄予了厚望。目前包括丰田、本田等国际一流车企都尚未完全攻克金属板高耐蚀导电的低成本量产技术,受此影响,金属双极板的市场份额有限,国产化程度更是极低。MH170采用了战略合作伙伴常州翊迈的第四代超高耐蚀导电非贵金属涂层技术,成功解决了金属双极板寿命这一行业技术难题。

得益于金属板设计,MH170的结构强度和低温自启动能力有着非常优秀的数据,在保证了车用环境下的可靠性、电池寿命长的同时,达到了-25~-30℃低温无辅助自启动,大大简化了系统、降低了下游成本。在量产工艺工序上,也将石墨双极板传统8-10道,简化到了薄板成型、激光焊接和表面涂层3道工序,且均为成熟量产机械加工工艺,适于汽车行业批产和品控。

在性能上,MH170第一代产品的比功率密电堆达到3.2 kW/L,不仅较当前国产金属板的体积比功率提升了15%-30%,还领先于国际主流车企,在研的下一代电堆可达4.3 kW/L。同时,单堆功率也领先于目前市场上在售的同类产品,可以满足目前绝大多数燃料电池系统的功率需求。

MH170燃料电池金属双极板电堆的基本参数和操作条件

另外,骥翀氢能进行了成体系的自主研发,结合产品的正向设计,大幅降低了产品的研发成本。未来每一代电堆成本较上一代可进一步降低30%-50%。

作为骥翀氢能发布的首个产品,MH170目前已和业内燃料电池系统头部企业达成合作协议。其中,重型卡车和特种车辆为客户首次应用。载重方面,可满足12吨左右的轻型重卡,未来可达20吨,满足主流需求。此外,与数家车企及系统集成商的合作也在洽谈中。

最后,付宇表示,即使除政策补贴,氢燃料电池汽车仍然是一个具有竞争力的产业,比如氢燃料的高效转换:燃料电池的转化率可以超过50%,而传统内燃机40%就非常高了。可以说,当氢燃料汽车达到一定的规模后,其带来的优势将超乎想象。也正因如此,公司从成立之初,就一直在争分夺秒。包括今年疫情期间,公司全员克服困难复工,在所有测试人员被隔离的情况下启动在线远程培训,同时克服测试台和基础设施不完善等重重困难,如期实现了电堆的逐级测试验证。


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