能源篇:北京氫璞創能歐陽洵:解析燃料電池電堆產品國產化技術路線

国产v亚洲v天堂a為助力中國儲能企業與國際接軌,同時致力於推動中國儲能產業機制的建立,實現儲能技術商業化,中關村儲能產業技術聯盟舉辦的“儲能國際峰會暨展覽會2018(ESIE2018)”於2018年4月2-4日在北京國家會議中心舉行。北京氫璞創能科技有限公司董事長歐陽洵發表題為《氫璞燃料電池電堆國產化技術路線和產品》的演講,文字實錄如下:

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我的題目主要是講的氫璞燃料電池電堆國產化技術路線和產品,我的報告分三個部分,行業環境,氫璞公司及產品簡解,還有我們氫璞自己的壹些實踐。

我首先還是先介紹壹下行業環境,從
我們自己的角度來稍微簡單闡述壹下,燃料電池現在主要應用在汽車和發電領域,氫能和燃料電池壹方面解決了傳統內燃機技術帶來環境和子的問題,另外壹方面有效補充了鋰電池技術充電時間過長和能量密度過低的問題。燃料電池基本原理就是通過電化堆反應,有清潔高效的特點,主要燃料是氫氣,也可以使用甲醇天然氣,有不同燃料電池的氣體作為燃料。燃料電池有很多優點,包括氫氣的可再生、無汙染、使用高效和使用便捷。氫氣的來源其實很多是從傳統,包括新能源方式,傳統的包括煤、天然氣的制氫,新能源方式包括棄風、棄光、低谷電制氫,同未來來看光化學制氫是非常著手的方向。燃料電池應用很廣泛,從小型充電寶到汽車,壹直到兆瓦級的電站,燃料電池汽車很多應用都實現了規模化,這裏面我列舉的包括通信基站,美國、日本的熱電聯產。

國家已經制定了特別明確了氫能源燃料電池的戰略規劃和扶持政策,尤其在國家新能源汽車政策大力扶持下,中國氫能源燃料電池事業正在快速發展。現在國內已經有氫能燃料電池發展規劃的城市,其實已經不下10個了。我重點列舉了壹些比較早期和比較重要的壹些城市,包括像上海、武漢、蘇州、廣東、佛山的雲浮、南海以及江蘇,從上面的發展規劃不難看到,中國的燃料電池汽車商業化進程比像美國、日本稍微晚壹點,但其實已經是國際上最重要的燃料電池應用舞臺。

中國的節能新能源汽車的技術路線圖制定了燃料電池汽車到2020年發展到萬輛規模,2025年發展到10萬輛規模,2030年發展到百萬規模的規劃。然而,現在整個燃料電池和氫能源的發展有幾個瓶頸,包括加氫站的基礎設施其中之壹,我這裏要強調的就是整個燃料電池產業鏈核心部件,尤其是像電堆產品和產業化的需求也是越來越迫切。

下面我介紹壹下氫璞公司和產品情況,氫璞公司成立於2010年,8年來我們公司壹直致力於燃料電池的電堆和甲醇制氫核心部件產品和產業化,公司我們正在完成16949認證,公司現在有自動化和半自動化。燃料電池電堆的技術路線主要包括碳氫復合板和金屬板,首先介紹壹下我們公司第三代的復合板的電堆,主要用於商業車的固定發電,電堆產品最大的發電功率是40千瓦,達到壹流水平,並且正在實現自動化的生產。公司大力投入研發金屬板電堆,不到兩年時間我們通過努力已經打造了第壹代金屬板電堆,這個電堆功率可以達到50千瓦,密度達到2.5千瓦每升。簡述壹下氫璞的復合板和氫璞板電堆的發展路線,燃料電池汽車實際上從商用車逐漸發展到乘用車以及它的車型,動力總成的平臺從弱混到中混強混,最終實現全功率,氫璞的復合板電堆可以滿足所有商用車的需求,主要工作是壽命目標,金屬板主要攻克的是功率密度目標。從成本上來看,電堆以及燃料電池發動機將最終被替代。

第三部分介紹壹下我們的電堆國產化的實現過程,實現電堆的設計、核心材料以及產線的國產化意義十分重大,這是我們氫璞人自身的重要使命。

首先講述壹下電堆產品的設計重點,中國現在國際燃料電池行業最重要的舞臺,全世界基本上最優秀的燃料電池公司都匯聚在中國,技術領先性是必須要考慮的。合格的新能源產品壽命、可靠性、產品的壹致性特別重要。最後為了實現全面推廣,成本的控制也是極為關鍵的。在這個思路下氫璞中美的研發工藝團隊合力打造最具技術領先性的復合板和金屬板電堆的產品,並且提出了通過關鍵材料國產化和生產工藝自動化實現電堆產品的壽命、可靠性、壹致性和成本的目標。這裏大致列了壹些電堆核心材料和技術,包括催化劑、雙基板的板材等密封材料以及電堆的分裝,以上材料和每壹項技術環環相扣,必須要全局和細節考慮才能設計好真正的電堆產品。

下面主要是以復合板電堆為例,這部分技術性相對來說比較強,復合板電堆生產的原材料包括復合材料,密封材料、催化劑材料。復合板電堆而言,我們和合作夥伴聯合完成了80%核心材料和關鍵設備國產化。下面介紹壹下復合板材料關鍵材料和工藝,復合材料從材料特性上必須要考慮電導率、化學兼容率、強度、導熱系數等,工藝上需要考慮成型方法等。電堆極板通過復合材料,主要是通過磨壓成型,隨後又壹些後處理,整個需要有信息互通才能實現產品的可追溯性。雙極板車型技術的關鍵點包括模具的設計,脫模設計、頂出裝置、壓合速度等等。

壹個高品質的產線必須具備全方位的過程檢測自動化設備,這裏必須要包括的,包括材料秤重的檢測,極板成型尺寸和激光檢測,雙極板以及整堆信息性檢測,並且所有的極板這些關鍵零部件必須有獨立的二維碼,而且零部件的信息和生產過程都應該在數據庫裏面記錄下來。我們氫璞的自動化生產車間目標是逐步實現工業4.0智能制造。MES系統是由計劃管理、倉儲管理、設備管理、現場管理、質量管理等功能組成。車間物聯網系統實現的采集。

好的倉庫管理系統也是自動化生產的重要環節,系統壹定要有嚴格的管理流程,最重要的就是所有的物料都具備了身份ID,從而支持了生產全過程的可追溯。這張圖給大家展現壹下氫璞在電堆自動化產線的實景,這裏包括了成型的產線,現在實現了工序自動化程度超過90%,同領域達到達到99.95%。

本文轉自公眾號 微藻博士?https://mp.weixin.qq.com/s/4S2PZji9eq_lABmH7NGdbQ

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