氢能

干货 | 国鸿、氢晨带您了解不同应用下的燃料电池电堆技术路线发展

2020-08-04 10:26:19 势银能链

2020年4月,国家新的补贴政策出台,质子交换膜燃料电池迎来新的发展机遇。目前,市场上主要的技术路线包括金属双极板电堆、石墨双极板电堆和复合材料板,三种不同的技术路线生产的电堆性能、寿命有所不同,不同的应用领域对电堆性能的需求迥异。

(来源:微信公众号“势银能链” ID:energylink)

在TrendBank势银举办的“探讨未来各技术路线电堆的发展”网络研讨会上,弘骏新能源 刘晓明表示,近年来氢能与燃料电池市场持续火热,投资的企业越来越多,双极板需求急剧增加,从2018年30万片到2019年80万片。

今年虽然受疫情影响,但行业仍有一个明显上升的趋势。上海弘竣成立于2010年,是一家集科研、生产、销售、安装、服务为一体的高新技术企业,致力于以石墨为原材料的新能源产品及其主要零部件。

刘晓明介绍,作为专业的燃料电池石墨双极板生产商,弘骏新能源生产的石墨板大大减少了电堆的体积和重量,拥有性能优异、成本低、效率高、寿命长等特点。

国鸿氢能科技有限公司副总经理 燕希强则表示,燃料电池商业化发展正不断加快,特别是从2018年5月8日,李克强总理参观日本丰田燃料电池汽车制造厂,回国后强调我国要大力发展氢能产业。

目前,国内氢能产业遍地开花,全国各地掀起氢能发展新浪潮,已经形成京津冀、长三角、珠三角、华中产业集群。全国四十多个城市发布氢能产业发展政策,为燃料电池发展提供了一个良好环境,

燕希强表示,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、成本与国外水平还存在较大产差距。

作为电堆的核心部件双极板,控制制备成本十分关键,而柔性石墨双极板采用廉价的柔性石墨板为原材料,通过模压成型制备柔性石墨双极板,保留了石墨双极板的高电导性和高耐腐蚀,而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,可以降低双极板制备成本。

燕希强介绍,国鸿氢能科技有限公司是国内首个实现低成本柔性膨胀石墨双极板批量生产的企业,建有年产2万台电堆、5000套系统的生产线,2018年公司生产的燃料电池电堆市场占有率超过70%。

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上海氢晨新能源科技有限公司总经理 易培云表示,国家新一轮的补贴政策将改变目前产业格局,也正是电堆的一个机遇。

在车用燃料电池电堆方面,金属极板电堆具有一定优势,金属基板电堆拥有功率密度高、冷启动时间短,抗振性能好的特点,特别适用于100kW以上的大功率电堆的大批量制造。目前在商用车方面,丰田、本田、现代都在量产车型上使用了金属极板电堆。

易培云认为,在大功率电堆上有一些技术的挑战,主要是在设计、密封、装配、降本这几个方面需要考虑到。

在设计方面,建立包含电化学反应、电、热、流通全物理耦合的三维燃料电池体系,分析200-400平方厘米大面积输出性能和电池内部水、气、热、电分布规律十分重要。在分配区设计上,通过设计“岛-槽”复合分流方法,实现流场分配从层流模式向扰流模式转变。

在密封方面,燃料电池气体泄漏分为微观泄漏和界面滑移泄漏,建立结合两者泄漏方式的预测模型,可以为燃料电池密封设计奠定理论基础。

在装配方面,建立一个电堆层叠式装配模型,分析部件制造误差、装配误差、定位误差、对接触压力影响规律,揭示边缘效应产生机理,形成层叠式装配容差分配方法十分重要。

在降本方面,可以开发电堆智能制造技术,依托物料唯一身份编码与存储数据库,实现部件与电堆的自动识别、配送、匹配、装配、监控。

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