燃料电池成本的居高不下是制约我国燃料电池汽车产业规模化推广关键所在。
当很多企业还在纠结“先有鸡还是先有蛋”的问题时,有一家金属双极板公司面向未来的量产市场做出了大胆预判,它选择按照车规级的应用需求投入大量研发资源,钻研批量化生产技术,并稳步提升产能,渐有执金属双极板行业牛耳之势。
这家公司就是上海治臻新能源装备有限公司(简称“上海治臻”)。
作为燃料电池电堆的核心部件,双极板批量化制造技术的突破,对于燃料电池降本有着重要的意义。
在今年5月举行的2019上海市科技奖励大会上,上海治臻与上海交大、上汽集团、新源动力等单位合作的“高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术”项目荣获上海市技术发明奖特等奖。
“我们的目标是做寿命更长,成本更低,效率更高的金属双极板,未来金属双极板的成本就能控制在几十元钱以内。”上海治臻总经理蓝树槐告诉记者,这个成本是为了应对将来几十万辆车、几千万片极板需求的情况,到了这个成本水平,未来的燃料电池车才能做到普通消费者买得起。
源自上海交大 专注金属极板自主技术研发
上海治臻的核心技术团队来自于上海交通大学。早在2005年,上海交通大学车身所便开始展开对氢燃料电池金属双极板的研发,上海治臻正是起源于上海交大车身所,在10多年的研发和量产基础上,完成全工艺链自给。
要想燃料电池汽车的走向商业化,就必须实现燃料电池的批量化制造,因此打通燃料电池关键部件的批量化制造关卡尤为重要。
然而,燃料电池“高比功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期以来制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题,变革燃料电池核心部件,即采用金属双极板替代石墨双极板,是破解该难题的有效途径。
蓝树槐博士和他的研究团队发现,要实现燃料电池产业的完全国产化突围,就必须掌握关键部件的自主化能力,金属双极板就是一个很好的突破口。
为推动金属双极板量产工艺的突破,上海治臻的技术团队开展了持续数年的基础研究,在经过三代十数款双极板研发,产品结构不断改进升级,并且已经得到充分的工程验证。目前,上海治臻研发的金属双极板的厚度可以控制在1毫米以内,功率密度超过3kW/L。
同时,针对金属双极板的寿命问题,上海治臻制定了“不锈钢+复合涂层”方案,经过多年摸索,上海治臻发明了钛、铬、氮、碳等多元复合涂层,这种多元复合涂层具有高耐蚀、高导电性能。经测试,通过了乘用车连续5000小时实测寿命考核,达到国际领先水平。
贯彻产研结合 推进金属板产业化进阶
光掌握金属极板的结构工艺和材料技术还不够,对于上海治臻来说,要叩开燃料电池商业化大门,还需要将这项先进的技术大批量精密制造成为可能。
为探索批量化制造工艺,上海治臻的研发团队不断在工艺和制备技术上进行创新。经过十余年的研究,公司陆续掌握了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术、耐腐蚀导电多元材料复合涂层及多腔连续磁控溅射等原创工艺技术。
“面向客户及市场化需求,公司在金属双极板技术性能,量产能力,及产品的低成本化方面投入很多资源和精力。”蓝树槐表示,上海治臻为实现金属双极板低成本化量产,针对大功率燃料电堆的结构设计,提出形成水气传输和水热管理的金属双极板总体设计方法;并完成了超薄金属极板精密成形技术与长寿命解决方案,掌握了金属双极板量产集成技术及金属双极板制造装备的数字化及自动化解决方案。
在上海交大团队深厚的技术和经验积累加持之下,上海治臻自2016年3月公司正式成立之后,开始迅速步入发展的快车道。
2017年上海治臻落户上海临港,建成国内首条具有独立知识产权的金属双极板生产线,设计年产能达到50万片以上。2019年设立苏州治臻全资子公司,项目全部达产后将具备1000万片的产能规模。
2016年成立至今,上海治臻经营生产稳步向好,近年营业额达到阶梯式增长。公司为客户提供产品定制化开发,及联合开发服务,与国内众多知名主机厂、电堆公司以及著名高校均有合作。
从核心技术自主研发到量产工艺突破,再到批量交付客户,一路走来,上海治臻已经成为国产金属双极板的一张名片。
尽管上海治臻已经在金属双极板领域抢占了有利位置,蓝树槐的头脑依然清醒,在他看来,燃料电池汽车市场的大幕才刚刚开启,还有很多工作需要去不断完善。
“国补新政出台后,氢燃料电池行业一片红红火火的热闹景象,但对于普通消费者来说,氢燃料电池汽车还是一个比较远的概念。”蓝树槐表示,国内氢燃料电池的发展与国际领先水平相比,仍有一定的差距。氢燃料电池汽车的实际落地除了需要主机厂的重视之外,关键零部件的国产化还需要持续发力。
一路领跑,上海治臻对氢燃料电池行业的前景充满坚定信心。
“2020年大环境政策背景下,治臻迎来订单量增加,同时也面临着扩大生产规模及产品低成本化挑战。”蓝树槐坦言,燃料电池汽车产业在中国的成长壮大,需要产业链上下游的企业共同努力,更需要政府在政策端进行引导和扶持,大家一起去克服重重的困难和压力。
现阶段,上海治臻正在加紧苏州治臻厂房的建设,争取在2021年一季度开始批量生产。