​近日,由中國汽車工程學會和國際氫能與燃料電池協(xié)會共同主辦的“第五屆國際氫能與燃料電池汽車大會”(FCVC 2020)在上海汽車會展中心隆重舉行。在大會舉辦的“燃料電池和關(guān)鍵零部件”技術(shù)分論壇上,驥翀氫能作為具備國際競爭力的車用氫燃料電池電堆解決方案供應商,董事長付宇博士被邀請為演講嘉賓,并以“立足技術(shù)尖端、勇為燃料電池產(chǎn)業(yè)先鋒——驥翀氫能大功率金屬板電堆產(chǎn)業(yè)化探索之路”為題,做了主題分享報告,介紹了產(chǎn)品的研發(fā)過程、產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢以及在車用領(lǐng)域的應用進展。

驥翀氫能董事長付宇作為開場嘉賓做技術(shù)分享

立足技術(shù)尖端、領(lǐng)跑燃料電池:大功率金屬板電堆的產(chǎn)業(yè)化探索之路

什么是電堆?電堆是發(fā)生電化學反應的場所,也是燃料電池動力系統(tǒng)核心部分,由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成。將雙極板與膜電極交替疊合,各單體之間嵌入密封件,經(jīng)前、后端板壓緊后緊固,即構(gòu)成燃料電池電堆。在燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中,電堆處于中游核心環(huán)節(jié)。

付宇表示,隨著新能源汽車的快速發(fā)展,燃料電池行業(yè)也迎來蓬勃發(fā)展期。氫燃料電池以巡航里程長、加氫時間短、載重量大、環(huán)境適應性好等優(yōu)點,被視作是對目前主流鋰電池應用市場的極好補充,而電堆作為氫燃料電池的核心部件,可謂是重要程度最大、技術(shù)壁壘最高、國產(chǎn)市場化最弱的環(huán)節(jié)。國外乘用車廠大多自行開發(fā)電堆,并不對外開放核心技術(shù),例如豐田、本田、現(xiàn)代、戴姆勒等,國內(nèi)能獨立自主開發(fā)電堆并能市場成熟化應用的企業(yè)則寥寥無幾。

“驥翀氫能定位是具備國際競爭力的車用燃料電池電堆解決方案供應商,所有業(yè)務都是圍繞全自主知識產(chǎn)權(quán)的全國產(chǎn)化電堆來展開,我們的使命就是做中國人自己的電堆。”回顧成立企業(yè)的初心,付宇談道。

早在2001年,付宇在中科院大連化物所工作時,便開始電堆樣機的研發(fā);之后2009年在新源動力任職,開啟了產(chǎn)品工程化的進程,期間負責的上汽電堆項目,是國內(nèi)唯二兩款成熟車用電堆;2016年后先后在愛德曼、上海重塑等開展電堆自主研發(fā)與對外技術(shù)合作;隨著近年國產(chǎn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,付宇聯(lián)合眾多志同道合的伙伴,憑借在行業(yè)多年的研究及工程應用經(jīng)驗,于2018年12月成立了驥翀氫能,并立志立足技術(shù)尖端,勇為燃料電池產(chǎn)業(yè)先鋒,以此來避免在關(guān)鍵核心技術(shù)上被外國“卡脖子”,助力中國新能源汽車的發(fā)展。

驥翀氫能獲首屆“氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新獎”優(yōu)秀獎

目前,團隊核心研發(fā)人員多來自于中科院、清華大學等眾多頂尖學府機構(gòu),并完整經(jīng)歷我國燃料電池電堆研發(fā)、產(chǎn)品工程化開發(fā)與批量驗證、國際合作全過程,參與了多個國家級項目,具備豐富的工程經(jīng)驗。公司已通過國家科技型中小企業(yè)、國家高新技術(shù)企業(yè)認證,累計申報專利41項,其中21項已獲授權(quán);全國燃料電池及液流電池標準化技術(shù)委員會、中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟燃料電池分會成員;于2020年榮獲中國汽車工程學會與國際氫能燃料電池協(xié)會聯(lián)合發(fā)起的首屆氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新獎優(yōu)秀獎;于2020榮獲蘇州.張家港全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽新能源汽車與氫能組第一名。

正向設計體系,電堆性能高、壽命長、成本低

回顧國產(chǎn)燃料電池的發(fā)展歷程,據(jù)付宇觀察,2000年是第一波的燃料電池熱潮,但當時做燃料電池的人不懂車,做車的人不懂燃料電池,導致車用燃料電池快速衰減,無法應用;經(jīng)過十幾年的發(fā)展,除了在原有結(jié)構(gòu)和材料體系的優(yōu)化,更重要的是將燃料電池與汽車的匹配取得了長足進步。

在此背景下,驥翀氫能團隊基于多年的實踐和創(chuàng)新,將燃料電池與車品制造流程結(jié)合,從產(chǎn)品設計、工藝開發(fā)、產(chǎn)能實現(xiàn)三個環(huán)節(jié)切入,建立起自有的正向電堆設計體系,實現(xiàn)電堆性能、壽命、成本方面的優(yōu)勢。

性能方面,驥翀氫能結(jié)合理論基礎(chǔ)與工程實踐,可實現(xiàn)燃料電池性能的定量化工具設計;通過點、線(流道)、面(單池)、體(電堆)的逐級正向設計,保證電堆高性能及一致性。

壽命方面,從產(chǎn)品開發(fā)的四個階段,即概念樣機、功能樣機、工程樣機、量產(chǎn)產(chǎn)品看,驥翀氫能的產(chǎn)品達到了工程樣機階段,壽命和可靠性與國際一流同步,能針對不同階段的失效模式進行設計,尤其在金屬板表面涂層技術(shù)上取得的突破性進展,既防腐又導電的低成本涂層解決了金屬板電堆最大的瓶頸難題,使驥翀電堆壽命更具優(yōu)勢。目前可實現(xiàn)乘用車電堆設計壽命大于7000小時,商用車大于15000小時。

成本方面,主要包括研發(fā)成本和材料成本兩大部分。研發(fā)方面,由于采用了正向設計且自主研發(fā),基本上開發(fā)一輪就可以保證產(chǎn)品的實現(xiàn),因此驥翀研發(fā)成本可以控制在很低的水平;材料成本方面,驥翀電堆產(chǎn)品比功率密度高于競品,減少了原材料的使用,且由于同整個金屬板產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略協(xié)作,可將金屬板成本從初期的50%降到20%-30%左右。

被譽為“業(yè)內(nèi)奇跡”的MH170燃料電池電堆產(chǎn)品

目前,驥翀氫能已完成MH170燃料電池金屬板電堆的研制,單堆功率最高達143kW,是目前已知的國內(nèi)外競品最大單堆功率為130kW,裸堆峰值達到了4.7kW/L和4.0 kW/kg,該產(chǎn)品目前已與多家企業(yè)合作,進入匹配測試及實車試運行階段,并已獲得先期客戶的普遍好評。未來兩年將規(guī)劃開發(fā)MH290、MH3110兩款產(chǎn)品,性能還將進一步大幅度提升。

談及公司發(fā)展戰(zhàn)略,付宇表示,目前驥翀氫能的主要應用領(lǐng)域還是集中在車用領(lǐng)域,并逐步向船舶、飛行器等領(lǐng)域擴展。隨著氫能在新能源領(lǐng)域的發(fā)展,市場進一步擴大,公司計劃將開展新一輪的融資。另外下半年驥翀還將規(guī)劃整合深圳眾為、常州翊邁等公司來形成完整的金屬板產(chǎn)業(yè)鏈,并建設新的燃料電池測試中心和中試基地,預計屆時產(chǎn)能將達到2,000臺/年。