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燃料电池电堆技术迎黄金发展期

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【摘要】:
我国燃料电池电堆技术发展迅速,电堆性能大幅提升,已接近国际水平,但电堆可靠性、寿命、成本与国外先进水平相比还存在较大差距。

    近年来,我国燃料电池电堆技术发展迅速,电堆性能大幅提升,已接近国际水平,但电堆可靠性、寿命、成本与国外先进水平相比还存在较大差距。

  专家认为,通过燃料电池技术引进,并消化吸收发展为自主技术,建设电堆、系统集成和整车生产线,形成氢能产业化开发平台,有利于企业占领氢能技术制高点。

  “2020年出台的相关补贴政策有利于促进燃料电池电堆发展,带动电堆技术探索和多元应用,并推动氢能产业的进步。”在近日举办的燃料电池电堆技术发展网络研讨会上,与会专家表示。

  政策利好电堆发展   

  2020年4月,财政部等四部委发布的《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》提出,调整补贴方式,开展燃料电池汽车示范应用,明确“以奖代补”建立氢能和燃料电池汽车产业链;随后,《关于开展燃料电池汽车示范推广通知》征求意见稿发布,明确“以奖代补”奖励细则,其中还强化了加氢站建设补贴。

  “2018年以来我国氢能产业发展速度显著加快,氢能产业遍地开花,全国各地掀起氢能发展新浪潮。得益于顶层氢能扶持政策,已形成上海、广东佛山-云浮、山东济南和河北张家口等氢能产业聚集区,并逐步向全国各地延伸。”国鸿氢能科技有限公司副总经理燕希强认为,这有利于推动关键零部件的技术攻关、产业化规模发展和商业化示范推广,进一步掀起氢燃料电池汽车发展的新高潮。

  上海氢晨新能源科技有限公司总经理易培云表示,2020年的新一轮补贴将改变燃料电池格局,尤其是对大功率氢燃料电池电堆而言,将获得难得的发展机遇。

  燕希强表示:“氢燃料动力系统在整车成本的占比超过70%,主要部件包括燃料电池电堆、高压储氢罐、电机、动力控制装置等,其中最核心的部分是燃料电池电堆,在燃料电池系统中占比约65%,随着政策加持下生产规模扩大以及电堆国产化的逐步实现,电堆成本预计可下降60%。”

  双极板技术适用不同场景   

  双极板作为燃料电池电堆的核心部件,分别有石墨、金属和复合双极板。与会专家表示,由于应用场景、功率等有差异,各类双极板在不同的应用领域各有优势,因此,在未来很长时间不同材料的双极板将共存、互补发展。

  对于燃料电池电堆而言,可靠性高、寿命长、成本低是确保电堆更具竞争力的必要条件。燕希强指出:“目前柔性石墨双极板处于领先位置,其原材料成本低,还能保留石墨双极板高电导性和高耐腐蚀性,同时又解决了硬石墨板加工周期长、脆性问题,实现了双极板的批量化制备,降低了双极板制备成本。”

  而金属双极板也同样有其适用场景。易培云表示,金属双极板电堆具有功率密度高、冷启动快、抗震性能好等优势,适用于100kW以上的大功率电堆的大批量制造。

  易培云坦言:“大功率电堆同时面临不可避免的技术挑战,与小功率电堆相比,功率大并非简单的数量加减,其设计理念和技术难度完全不一样,需要更好的设计、密封、装配和解决降本问题。”

  “应用场景及整车对电堆的需求不同,乘用车更注重动力性能,而商用车需要经济性上的保证,不存在一个电堆适用所有场景,因此要遵循场景差异设计满足不同需求的电堆。”易培云表示。

  建立全产业链生态   

  燕希强表示,氢能全产业链布局能够推动燃料电池电堆进一步研发迭代以及氢能产业快速发展。以国鸿氢能对燃料电池电堆的研发推广为例,国鸿氢能进行燃料电池电堆研发生产,氢源来自美锦能源工业副产氢,膜电极研发属于鸿基创能,舜华新能源进行加氢设备研发及加氢站建设运营,整车研发由飞驰客车负责,以此形成氢能全产业链生态。

  因此,建立规模化电堆生产线,形成产业化开发平台尤为重要。“通过燃料电池技术引进,并消化吸收发展为自主技术,建设电堆、系统集成和整车生产线,形成氢能产业化开发平台,有利于企业占领氢能技术制高点。”燕希强表示。

  易培云强调,电堆核心竞争力取决于性能、寿命及成本,性能与部件匹配及环境适应性有关,高寿命需要高温耐久的材料、一致性设计和高精度制造,而想要进一步降低成本,则需要提高性能、零部件一体化设计等。“因此,开发电堆智能制造技术,实现部件和电堆的自动识别、匹配、装配及监控也尤为关键。”  

 

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