氫燃料電池電堆面臨加速迭代和降低成本的雙重考驗

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燃料電池電堆的開發(fā)是一個長期的經(jīng)驗積累和反復驗證的過程，并非一蹴而就，同時需要連續(xù)性創(chuàng)新，而在這一過程中需大量人力、物力、時間等資源的持續(xù)性投入。

6月16日，上海驥?氫能科技有限公司對外宣布，在具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)化大功率金屬板電堆開發(fā)上取得突破性進展，燃料電池堆單堆功率達137kW，這是目前全球燃料電池領域的最大金屬板電堆單堆功率。

氫燃料電池堆是整個氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的核心，國內外在氫燃料電池領域的探索已超過半個世紀。在近日舉行的一場線上行業(yè)會議中，與會專家表示，總體而言，作為燃料電池“心臟”的電堆，在迭代能力和降低成本方面亟待破局。

國內企業(yè)積極布局電堆領域

與會專家表示，此前，由于電堆技術門檻高且資金投入大，只有少數(shù)企業(yè)、研究院有研發(fā)和設計生產(chǎn)能力，供應商少之又少。近年來，隨著氫能產(chǎn)業(yè)興起，相關企業(yè)正積極布局電堆領域，在技術上也迎來長足進步。

“氫燃料電池是電化學能量轉化裝置，將氫氣和氧化劑中的化學能不經(jīng)過燃燒直接變?yōu)殡娔埽ㄒ划a(chǎn)物是水；此外，燃料電池結構相對簡單，核心部件是雙極板和膜電極，易于批量制造。”上海驥?氫能科技有限公司副總經(jīng)理付宇飛認為，氫燃料電池的清潔性和易于批量制造讓越來越多的企業(yè)加入到這一產(chǎn)業(yè)中，我國的電堆企業(yè)在技術實踐中不斷成長。

資料顯示，我國第一家致力于燃料電池產(chǎn)業(yè)化的股份制企業(yè)，是成立于2001年的新源動力，該公司掌握了燃料電池電堆及零部件正向開發(fā)、批量制造工藝的核心技術。

成立于2018年的上海捷氫科技有限公司，主要從事燃料電池電堆、系統(tǒng)及儲氫系統(tǒng)的研發(fā)，作為上汽集團進一步完善新能源產(chǎn)業(yè)鏈的一個關鍵布局，捷氫科技已完成三款燃料電池系統(tǒng)的研發(fā)，其部分產(chǎn)品的關鍵性能指標已達到國際先進水平。

此外，2016年與加拿大巴拉德公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議的廣東國鴻氫能，目前的電堆產(chǎn)能為20000臺/年，國鴻氫能方面曾于今年年初透露，預計2020年將生產(chǎn)4800-5100套燃料電池電堆。

付宇飛表示：“隨著國內企業(yè)電堆技術研發(fā)的進步，目前，高功率密度、大功率車用電堆的國產(chǎn)化替代正在加速。”

研發(fā)是長期的經(jīng)驗積累和反復驗證的過程

眾所周知，燃料電池具有功率密度高、續(xù)駛里程長、加注快、適用溫度范圍廣、全生命周期無污染等優(yōu)勢，是非常理想的汽車動力源。

“值得注意的是，燃料電池是包括氣體傳質、液體傳輸、熱傳導及力傳遞等多因素耦合的過程，技術門檻相對較高，因此對于氫燃料電池產(chǎn)業(yè)而言，擁有專業(yè)的復合型人才是最寶貴的財富。”付宇飛強調。

與此同時，燃料電池電堆的開發(fā)是一個長期的經(jīng)驗積累和反復驗證的過程，并非一蹴而就，需要連續(xù)性創(chuàng)新，而在這一過程中則需大量人力、物力、時間等資源的持續(xù)性投入。

此外，付宇飛表示：“對于早期的氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)從業(yè)者而言，從事汽車和電堆的團隊存在信息偏差，互相并不了解各自的特性和工況，因此當兩者產(chǎn)品匹配時達不到最優(yōu)，經(jīng)過多年的磨合，近年來在車企的主導下已逐步實現(xiàn)了電堆系統(tǒng)的優(yōu)化和車輛的舒適運行。因此，對于燃料電池電堆企業(yè)而言，需要具備對汽車的深刻理解，并以此采用規(guī)范的產(chǎn)品開發(fā)流程。”

產(chǎn)品迭代能力仍需加強

資料顯示，豐田汽車作為全球燃料電池汽車商業(yè)化的積極推動者，早在1991年就已開始研發(fā)燃料電池，歷經(jīng)20多年開發(fā)出第一款氫燃料電池車Mirai，但至今6年尚未完成產(chǎn)品迭代；巴拉?動力于1979年開始研發(fā)并在2009年推出燃料電池，目前最新一代仍未批量上市；與此同時，作為電堆自主創(chuàng)新“國家隊”的新源動力，自2001年成立后，先后開發(fā)出兩款氫燃料電池，其產(chǎn)品也處于持續(xù)優(yōu)化中。

“目前燃料電池產(chǎn)品的迭代速度較慢，仍需要進一步技術突破。”付宇飛對此表示，應建立起電堆正向設計體系，結合理論基礎與工程實踐，實現(xiàn)定量工具化設計，確保產(chǎn)品的高性能及一致性，另外，需豐富工程經(jīng)驗，提升核心技術，以保障產(chǎn)品的壽命與可靠性。

對于如何優(yōu)化成本，付宇飛認為，電堆生產(chǎn)企業(yè)并不應聚焦在產(chǎn)品的最終出售價格上，而應更關注產(chǎn)品全生命周期內的綜合成本、質保使用服務、自主知識產(chǎn)權以及產(chǎn)業(yè)鏈上的資源整合能力等。

“目前，燃料電池產(chǎn)品仍處于初期階段，作為企業(yè)要以品質為重，想要生產(chǎn)出具備高性能、低成本的電堆產(chǎn)品，是對設計、迭代、制造能力的多重考驗，需企業(yè)具備扎實的理論基礎和高可靠性的工程產(chǎn)品實現(xiàn)能力。”付宇飛進一步表示。