​近日,由中國汽車工程學會和國際氫能與燃料電池協會共同主辦的“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“燃料電池和關鍵零部件”技術分論壇上,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“立足技術尖端、勇為燃料電池產業先鋒——驥翀氫能大功率金屬板電堆產業化探索之路”為題,做了主題分享報告,介紹了產品的研發過程、產品的技術優勢以及在車用領域的應用進展。

驥翀氫能董事長付宇作為開場嘉賓做技術分享

立足技術尖端、領跑燃料電池:大功率金屬板電堆的產業化探索之路

什么是電堆?電堆是發生電化學反應的場所,也是燃料電池動力系統核心部分,由多個單體電池以串聯方式層疊組合構成。將雙極板與膜電極交替疊合,各單體之間嵌入密封件,經前、后端板壓緊后緊固,即構成燃料電池電堆。在燃料電池產業鏈中,電堆處于中游核心環節。

付宇表示,隨著新能源汽車的快速發展,燃料電池行業也迎來蓬勃發展期。氫燃料電池以巡航里程長、加氫時間短、載重量大、環境適應性好等優點,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、技術壁壘最高、國產市場化最弱的環節。國外乘用車廠大多自行開發電堆,并不對外開放核心技術,例如豐田、本田、現代、戴姆勒等,國內能獨立自主開發電堆并能市場成熟化應用的企業則寥寥無幾。

“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,所有業務都是圍繞全自主知識產權的全國產化電堆來展開,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;之后2009年在新源動力任職,開啟了產品工程化的進程,期間負責的上汽電堆項目,是國內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與對外技術合作;隨著近年國產新能源汽車產業的發展,付宇聯合眾多志同道合的伙伴,憑借在行業多年的研究及工程應用經驗,于2018年12月成立了驥翀氫能,并立志立足技術尖端,勇為燃料電池產業先鋒,以此來避免在關鍵核心技術上被外國“卡脖子”,助力中國新能源汽車的發展。

驥翀氫能獲首屆“氫能與燃料電池技術創新獎”優秀獎

目前,團隊核心研發人員多來自于中科院、清華大學等眾多頂尖學府機構,并完整經歷我國燃料電池電堆研發、產品工程化開發與批量驗證、國際合作全過程,參與了多個國家級項目,具備豐富的工程經驗。公司已通過國家科技型中小企業、國家高新技術企業認證,累計申報專利41項,其中21項已獲授權;全國燃料電池及液流電池標準化技術委員會、中國汽車動力電池產業創新聯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會聯合發起的首屆氫能與燃料電池技術創新獎優秀獎;于2020榮獲蘇州.張家港全國創新創業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

回顧國產燃料電池的發展歷程,據付宇觀察,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;經過十幾年的發展,除了在原有結構和材料體系的優化,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新,將燃料電池與車品制造流程結合,從產品設計、工藝開發、產能實現三個環節切入,建立起自有的正向電堆設計體系,實現電堆性能、壽命、成本方面的優勢。

性能方面,驥翀氫能結合理論基礎與工程實踐,可實現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,從產品開發的四個階段,即概念樣機、功能樣機、工程樣機、量產產品看,驥翀氫能的產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勢。目前可實現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,主要包括研發成本和材料成本兩大部分。研發方面,由于采用了正向設計且自主研發,基本上開發一輪就可以保證產品的實現,因此驥翀研發成本可以控制在很低的水平;材料成本方面,驥翀電堆產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業鏈戰略協作,可將金屬板成本從初期的50%降到20%-30%左右。

被譽為“業內奇跡”的MH170燃料電池電堆產品

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,該產品目前已與多家企業合作,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。未來兩年將規劃開發MH290、MH3110兩款產品,性能還將進一步大幅度提升。

談及公司發展戰略,付宇表示,目前驥翀氫能的主要應用領域還是集中在車用領域,并逐步向船舶、飛行器等領域擴展。隨著氫能在新能源領域的發展,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劃整合深圳眾為、常州翊邁等公司來形成完整的金屬板產業鏈,并建設新的燃料電池測試中心和中試基地,預計屆時產能將達到2,000臺/年。