2022年氢燃料电池产业高峰论坛
2022年氢燃料电池产业高峰论坛
可持续发展、能源转型、能源安全等是我国能源发展的重点方向。氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为我国能源转型发展的重要载体之一。作为中国未来国家能源体系的重要组成部分,中央和地方各级政府不断出台支持政策,氢能有望获得加速发展,在未来几年初步建立起较为完整的供应链和产业体系。

近日,骥翀氢能新办公室于上海嘉定举行落成仪式。该大楼主要用于燃料电池电堆的研发与测试。骥翀氢能成立于2018年12月,以“做中国人自己的电堆”为使命,主营业务围绕燃料电池展开,包括产品研发、销售以及相关技术服务,第一代产品MH170单堆功率超过200kW,已完成了产品强检和整车应用。

燃料电池的开发是多学科交叉、多要素耦合的过程

化石能源是不可再生的,人类要想实现能源安全和能源自由就要从自然界获取,不管是光伏还是风能,都可以从自然界获取。据统计,我国可以利用的可再生能源量是2021年全国用电总量的13倍,意味着我国完全可以通过可再生能源实现国家能源安全,同样,在全球很多地方可再生能源相对来说分配比较均匀,可以实现整个人类的能源安全。

骥翀氢能创始人、董事长付宇指出,氢能最重要的意义就是可以实现能源安全,降低对化石能源的依赖,同时氢能又节能环保,因为它唯一的产物是水,有利于环境洁净。交通运输是氢能主要的应用场景之一,交通运输又是产业链最长的一个应用场景,完全可以发展成为氢能支柱型产业,进而带动国家、地区产业的升级。

做中国自己的电堆 助力氢燃料电池汽车产业发展骥翀氢能创始人、董事长付宇

《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》指出,“2035年形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态”。氢能源将为各行业实现脱碳提供重要路径。目前氢能的成本较高,使用范围较窄,氢能应用处于起步阶段。主要应用在工业和交通领域中,在建筑、发电等领域仍然处于探索阶段。规划指出,到2025年氢燃料电池车辆保有量约5万辆。据此计算,2022-2025年保有量年均增长率将超过50%。

根据国际氢能协会分析,燃料电池汽车在续航里程大于650公里的交通运输市场更具有成本优势。与纯电动汽车和传统燃油车相比,燃料电池汽车具有温室气体排放低、燃料加注时间短、续航里程高等优点,较适用于中长距离或重载运输,当前燃料电池汽车产业政策也优先支持商用车发展。现阶段国内氢燃料电池车以客车和重卡等商用为主,乘用车主要用来租赁,占比不及1%。燃料电池汽车未来发展空间广阔。相比纯电动车型,燃料电池车克服了能源补充时间长、低温环境适应性差的问题,提高了营运效率,与纯电动车型应用场景形成互补。中国氢能联盟研究院预测,到2030年我国燃料电池车产量有望达到62万辆。

做中国自己的电堆 助力氢燃料电池汽车产业发展2018-2022年上半年我国燃料电池汽车产量和销量

燃料电池汽车结构主要包括燃料电池系统、车载储氢系统、整车控制系统等。其中,燃料电池系统是核心,成本有望随着技术进步和规模扩大而下降。在氢燃料电池电堆与关键材料、动力系统与核心部件、整车集成等环节,我国企业实力已接近国际先进水平。不过,在质子交换膜等原材料、加氢站设备国产化等方面,中国氢能发展仍存在明显短板。

付宇表示:燃料电池原理简单,即氢和氧反应生成水,放出电和热,但它的微观又非常复杂,从燃料电池的局部界面可以看到,它包括宏观尺寸、微观尺寸以及介观尺寸,物质的形态包括气态、液态还有水合状态,同时还有质子热的传导,是一个多因素耦合的结构,所以燃料电池的开发非常难,它是一个多学科交叉、多要素耦合的过程。燃料电池不经过燃烧将化学能直接转变成电能,所以它的效率非常高,同时产物只是水,非常洁净,因此燃料电池被认为是氢能利用的最理想方式。

燃料电池的应用非常广泛,目前主要为两大类,一类是交通运输,一类是能源应用。交通运输方面,无论是在乘用车、商用车,还是船舶、飞行器上都可以得到广泛应用,替代汽油机和柴油机。在能源领域,燃料电池的应用范围也很广,包括分布式电站、备用电源。燃料电池除了发电之外,还会产生一定的热量,可以用于热电联供,效率会大幅增加。

实现国产自主燃料电池电堆的研发、制造

骥翀氢能成立于2018年12月,在接近4年的时间里完成了三轮融资,从一个初创公司发展到现在拥有10个控股公司,亿华通、重塑科技等氢能领域重要企业亦是骥翀氢能的主要股东之一。

骥翀氢能第一代产品也已经完成了产品强检和整车应用。骥翀氢能的使命是做中国人自己的电堆,要实现国产自主燃料电池从研发、制造到应用的全产业链条。骥翀氢能是国家高新技术企业,据介绍,其自有专利申报超过120项,其中已授专利超过71项,实现了从研发到制造全过程的知识产权自有,同时其也是国家燃料电池标委会的成员,以及诸多氢能与燃料电池产业联盟的成员。

做中国自己的电堆 助力氢燃料电池汽车产业发展

MH170电堆实物图

付宇作为骥翀氢能的创始人,从2001年开始先后在中科院大化所、新源动力暨燃料电池及氢源技术国家工程研究中心等国内一流科研院所和企事业单位,从事20多年燃料电池的研发和产业化工作,同时付宇也是首个金属板电堆产品开发负责人,目前燃料电池领域第一发明人专利超过100项,其参与研发运营的电堆产品先后应用在北京奥运会、上海世博会以及乘用车、商用车等各类车型。

据付宇介绍,2020年6月,骥翀氢能于全行业最早开发出单堆功率超过140kW的电堆,打破了国内外全行业纪录,同时电堆的功率密度、低温启动也突破了行业纪录,目前的既存电堆在关键技术参数上处于国际一流水平。

骥翀氢能的产品规划为5年3代,目前推向市场的是第一代MH170,单堆功率超过200kW,同时在研究第二代产品MH290,单堆功率可达260kW。

做中国自己的电堆 助力氢燃料电池汽车产业发展
MH290电堆概念图

好的产品离不开成体系的开发,这个过程中最大的进步是以汽车零部件的视角、以产品开发流程来开发燃料电池。基于多年的实践和学习,骥翀氢能总结出自有的燃料电池正向开发体系,通过这个体系可以保证产品性能、寿命、成本目标的实现,可以实现知识产权不断升级迭代。骥翀氢能产品也经过了国家强检认证,整车通过了国家公告,目前已经有十几个型号,建立起了1kW-220kW各级的燃料电池测试验证能力,这保证了产品的品质,同时自有的产品开发流程具有53项DV测试,远超行业标准要求。

有了好的产品,打造稳健的量产能力是关键的一步。骥翀氢能全资控股了深圳众为和常州翊迈,这两家企业是我国从业最早,也是目前燃料电池金属板激光焊接和表面涂层最为专业的企业,所有的核心装备和工艺自主开发,并经过了多年的测试验证。

基于此,骥翀氢能在江苏张家港用一年的时间建成了年产能200MW,目前国内金属板工序最全、单条产线产能最大的燃料电池金属板生产线。另外,其在河南的新乡和洛阳布局了第二代燃料电池金属板及电堆产线,第二代生产线将实现全自动化,未来第三代生产线将做燃料电池的无人工厂。

目前,骥翀氢能已有十几个型号的产品通过了国家的公告,正在批量示范,其中包括重卡、渣土车、水泥搅拌车、市政环卫车辆、城市客车以及轻卡等,船舶和飞行器领域在快速推进中,乘用车目前也在入市过程中。

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原文始发于微信公众号(汽车与配件AP):做中国自己的电堆 助力氢燃料电池汽车产业发展

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作者 ab, ab