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研发氢燃料电池电堆,「骥翀氢能」想提高氢能源汽车落地效率

作者:中国储能网新闻中心 来源:36氪 发布时间:2020-04-02 浏览:
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氢能被认为是宇宙中含量最丰富的清洁能源。根据世界氢能协会预计,到2050年全球20%的二氧化碳减排要靠氢能来完成。并且,将氢燃料电池用作汽车动力不仅会更环保,氢燃料的加注效率也会和燃油车一样只需三五分钟就可完成。有了这些优势,再加上政策倾斜,与氢燃料电池相关的产业也在近年得到重视。

36氪日前接触到的一家企业——骥翀氢能,是一家车用氢燃料电池电堆解决方案供应商。

电堆,是电化学反应发生的场所,是燃料电池动力系统的核心部件,是指将多个燃料电池组成的电池堆,目的是为了获得实际应用所需的功率。电堆的核心部件包括双极板和膜电极等,通过双极板和膜电极的交替叠合,各单体之间通过密封件密封,再经前、后端板压紧后用螺杆等方式紧固,就会构成燃料电池电堆。电堆工作时,氢气和空气(氧气)分别由阴阳极进口引入,通过电堆气体公用管道分配到各单电池的双极板,再经过双极板导流均匀分配到电极,通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。

在骥翀氢能创始人付宇博士看来,研发电堆的难点集中在结构设计、材料和工艺实现三方面。在设计方面,由于整个电堆包括了氢与氧的气体传质、质子和电子传导、液态水的管理、热传导、力传递等多因素的耦合,一旦调整其中的某一、两个因素,其他因素也会发生反向变化。因此,必须将电堆作为整体进行一体化设计,使各个反应要素在全工况下都能够正常输送、传递、生成和排除。

材料方面,电堆中的膜、催化剂和碳纸等被国际上几个大的公司垄断,各公司所用的膜电极原材料基本类似,骥翀通过原材料选型的方式直接从膜电极供应商处采购。另一个核心部件——双极板在市场中分为两种类型,即石墨双极板和金属双极板。和石墨双极板相比,金属双极板电堆比功率高,而且低温自启动能力、抗震能力和氢安全性也更强,量产工艺工序少易于批产、量产成本低,是目前国内外车企的主流选择。但燃料电池需要在电化学酸性环境下工作,双极板既需要保持化学稳定性,又要具备很强的导电能力,常规材料很难兼顾耐蚀、导电、低成本的综合要求,金属表面涂层成为金属板电堆的核心技术难点,同时也是应用的必要条件。

工艺是将电堆设计最终落地的过程,出膜电极制备外,主要包含金属薄板冲压成型、激光焊接、表面涂层、电堆装配等过程。

在付宇看来,骥翀在这三方面均有优势——其团队成员此前拥有丰富的工程经验,是业界较少拥有完整经历电堆基础研究、工程开发、批量验证和国际交流的团队,也具备车用电堆产品正向设计能力。而且付宇个人的博士论文方向是金属板表面涂层,多年来通过与大连理工大学三束表面改性国家重点实验室及其产业化公司常州翊迈新材料科技有限公司的合作积累了较深装备、工艺和材料开发经验,并于去年攻克了燃料电池金属表面涂层的难题。同时,其也在之前近20年的相关工作经验中积累了供应链资源,目前骥翀氢能已经和深圳众为(激光焊接、产线自动化)、常州翊迈等国内金属板产业链优质供应商达成合作,利于降低产品成本、保证供应安全。

自2019年4月正式运营以来,该公司已设计出三代电堆产品。第一代产品正在进行内部测试验证,计划下半年推向市场,进行整车的实际寿命与可靠性运行评价,并在中试基地建成后于明年下半年量产,一期规划产能为2000台/年。该产品目前已经和国内两家头部整车厂和系统商形成合作。第二代产品已经完成概念样机的测试验证,计划今年年底完成功能样机,明年进行工程样机的开发。第三代产品已经完成概念设计,明年下半年会启动第三代产品的开发工作。

目前业内主要会从性能、寿命与成本等方面考察电堆质量,由于此时产业仍在发展初期,性能是其中更受关注的指标。具体来看,性能包含极化曲线(单位面积的发电量)、电堆功率、质量比功率、体积比功率、低温启动能力等。整体来看,目前国内在售产品的单位面积发电数值在0.5-0.7W/cm,国际上水平较高的丰田电堆数值在1.14W/cm。骥翀电堆可达到1.2-1.45W/cm,第一代电堆单堆功率70-120kW,第二代电堆单堆功率90-130kW,设计寿命是乘用车5000h,商用车15000h,成本可控制在较低水平。

在商业模式上,骥翀未来希望根据不同客户的需求设计出可定制化的电堆,并为客户提供专业的售后服务,通过定制化产品和售后服务带动产品销售。同时因为电堆的使用方式也会影响其寿命和可靠性,目前该公司会聚焦于开拓行业标杆客户,和技术能力较强的下游客户合作,一起进行系统和整车验证,在保障产品质量的同时做大市场。在具体客户分类上,该公司目前规划了三个方向——乘用车、商用车和特种车。其中乘用车是最大的市场,但由于乘用车的加氢站设施不完善,并且乘用车的整车验证需要三年,骥翀目前更多是为未来的乘用车市场爆发布局。其当前最大的市场在商用车,包括大巴、物流车以及重型卡车均属于此领域,目前已有五家客户在洽谈采购合同。特种车包含清扫车、垃圾车等,也是骥翀认为的增量市场。

融资方面,骥翀氢能曾于2019年完成数千万元的天使轮融资,投资方为上海重塑和中科创星。其中上海重塑是国内头部氢燃料电池系统供应商,主营业务包括燃料电池系统及核心零部件的研发、制造和相关工程服务,国内市场占有率约50%,累计配套超40款车型,可为骥翀提供下游订单。中科创星是国内专注硬科技创业投资与孵化的平台,已孵化培育270余家硬科技企业。Pre A轮融资目前正在进行中,资金将主要用于中试基地建设。

关键字:骥翀氢能

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