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燃料电池胶粘剂“土穰细流” 国产化不尽人意

作者:中国储能网新闻中心 来源:高工氢燃料电池 发布时间:2020-01-22 浏览:
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它的成本占比不到整个氢燃料电池的百分之一,却是保障燃料电池的安全和保持其结构稳定的重要“防线”,在燃料电池核心材料和零部件攻克技术瓶颈过程中,被边缘化的胶粘剂正在加速实现国产化替代。

“虽然没有批量出货,已经有国内的电堆企业在试用我们的胶粘剂。”广东恒大新材料科技有限公司氢燃料电池用胶技术工程师石曦泽在接受高工氢电采访时表示,从技术上来看,氢燃料电池用胶粘剂并不存在卡脖子的情况,但在整个行业发展的起步期,从导入到实现批量稳定供货,还有较长一段路要走。

占电堆总成本较少  技术指标要求高

不同于在电子、汽车等其它领域的应用,胶粘剂由于燃料电池自身特殊的工作原理,其对气密性的要求更为苛刻。

“在燃料电池的应用中,胶粘剂必须能够为电池提供良好的气体密封,如果出现丝毫泄露都会影响电池的性能,并可能由此带来安全隐患。”石曦泽认为,与锂电池不同,燃料电池的电力是通过氢气和氧气的化学反应而得,其中作为燃料的氢气,是一种无色无味、易燃易爆的小分子气体,即使一个很小的缝隙也非常容易导致泄露,并且能在很广的混合范围内因小火花而引发燃烧。

此外,由于燃料电池内部偏湿热和酸性的工作环境,这也就意味着燃料电池的密封胶除了要具备防止水蒸气泄露的低透湿性、低透气性以外,还要能够在运行环境中具有耐酸、耐湿和耐热性。

“如果考虑到燃料电池在汽车及便携式设备等产品经常处于移动或振动环境中应用,燃料电池密封胶还需要有足够的弹性来吸收剧烈的振动或冲击。”三键化工(沈阳)有限公司华北区的一位销售负责人表示,胶粘剂的弹性不够的话会影响到燃料电池的使用寿命。

矛盾的地方在于,尽管燃料电池对胶粘剂有着较多的技术要求,但是从胶粘剂所占电堆的成本上来看的话,却显得有些微不足道。这也导致国内的燃料电池企业在采购方面更倾向于进口产品。

“在考虑密封胶方面,我们会直接选购进口。”一家电堆企业总工程师向高工氢电表示,目前密封胶市场价格是几百元一公斤,相比于动辄几十万一套的燃料电池来说,密封胶占燃料电池上的成本还不到1%,在市场导入期,氢燃料电池的出货量还太小,在密封胶上降成本也不现实,采购进口的也更省心省事儿。

从密封圈到点胶工艺  一体化成型才是未来?

电堆和系统厂商更青睐进口产品,反映出国产燃料电池用胶粘剂领域薄弱的现状,事实上,国内燃料电池行业在粘接剂的工艺路线上,也才刚刚起步。

目前,国内仅有少数胶粘剂公司开始关注燃料电池市场,并开始小规模送样试产,惠州市杜科新材料有限公司就是国内极少数能小批量供货的胶粘剂生产企业之一。

“跟之前行业更多采用密封圈相比,已经开始走量的燃料电池企业基本都会选择点胶工艺。”惠州市杜科新材料有限公司总经理郑健保告诉高工氢电,目前,燃料电池的胶粘剂工艺尚未发展定型,但从产业化的角度来看,点胶工艺要明显优于密封圈工艺。

为此,他还给出了一组数据来进行说明:用点胶工艺30秒可以涂装好一组双极板(2片),如果用传统的橡胶圈来密封,一组双极板要密封好5分钟都很难完成。对于一个400片的电堆来话,用点胶工艺大约100分钟可以装好,用橡胶圈手工组装的时间则在点胶工艺的10倍以上。

此外,橡胶圈工艺(手工操作)除了效率难以提升以外,对精度也有较大的影响,有时还需要进行补胶,气密性难以保证,因此它只能是氢燃料电池行业在发展初期的一种节省成本的选择。

那么,点胶工艺就是最优选吗?非也!

相比橡胶圈工艺而言,点胶工艺虽然在效率和精度都有很大的提升,但是未必能满足未来的大批量产业化需求。

一家氢燃料电池企业的技术总监认为,点胶工艺效率和精度只能满足当下的小批量需求,无法应对未来大批量产业化生产的要求。采用液体硅橡胶将膜电极和双极板一体化浇注的工艺才是未来的方向,而业内领先的丰田正是采用这种工艺。

这种一体化成型工艺的好处是,精度高、效率快、气密性更好,更匹配自动化生产的需要。

然而,这种工艺对于材料的要求较高,并且对膜电极和双极板的匹配性也提出更高的要求,因此,对于国内的同行来说还有点遥远。

“与坐高铁飞奔的丰田相比,国内氢燃料电池行业还处于老马拉车的阶段,从材料到制造工艺,要追赶的地方太多了。”郑健保坦言,国内有些企业采用人工操作的密封圈是因为想省下买点胶机的成本,在政策尚未确定,市场需求尚未激发的背景下,活下来更为重要。

关键字:燃料电池

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