李慧哲:捷氢科技已实现从膜电极到电堆系统全产业链自主研发生产


    氢燃料电池汽车网 由氢璞创能总冠名的2022第三届中国氢能与燃料电池汽车产业峰会于810-11日在京举办。捷氢科技李慧哲博士到会并发表题为:《“商乘并举”的大功率燃料电池研发及产业化》的演讲。


李慧哲:捷氢科技已实现从膜电极到电堆系统全产业链自主研发生产

 

  20209月,我国提出2030年前达到峰值,争取2060年前实现碳中和。这就意味着我国作为世界上最大的发展中国家要以全球历史上最快的速度、最大的降幅来实现从碳达峰到碳中和,这就要求在新能源开发的时候,保证低碳、安全、高效和清洁。


  李慧哲表示,氢能作为可再生的二次能源具有零碳、高效、能源互联媒介、可存储、安全可控等优势,如果将氢能纳入终端能源体系和当前的电力系统形成互补,那未来可以带来很庞大的新兴产业。


  整个氢能的产业链涉及的行业是很广泛的,从上游的制氢,包括电解水制氢、工业副产氢,到中游氢气的运输、存储、加氢站以及到下游的应用,整个氢能产业涵盖了从能源化工到交通运输,再到机械设备等多个行业。“燃料电池就是氢能利用的一个重要的技术载体,也是氢能最高效的利用方式之一。”李慧哲表示。


  捷氢科技是致力于燃料电池开发的技术创新型企业,我们聚焦燃料电池核心技术的研发,已经掌握了电堆核心零部件(膜电极、双极板)、电堆、系统等的核心技术的自主知识产权,公司将持续在系统集成、控制算法、电堆设计、双极板和膜电极等核心零部件开发方面不断实现技术突破。


  随着产品、技术的不断迭代,捷氢科技在国产化方面已经取得了很大的进步,尤其是在“十三五”期间像燃料电池系统零部件,以及电堆的核心部件——双极板、膜电极,都已经实现了国产化替代,但在全面国产化层面还有很多工作要做。“比如膜电极的批量生产设备,以及200千瓦以上级别的系统和电堆测试设备。再比如基础材料方面,像催化剂、质子交换膜、气体扩散层等,国产材料的性能还需要持续提升,这些是行业领域“十四五”期间共同将要逐步实现的。最终通过全面国产化才能够实现燃料电池的成本降低和产业化推广。”李慧哲强调。


  据了解,捷氢科技已形成“1+3”的产业格局,这个“1”指的是以上海为研发总部及关键部件的制造基地, “3”指的是江苏常熟、北京、内蒙古鄂尔多斯,“1+3”的布局也是为了结合燃料电池应用场景的生态圈建设,加速辐射核心区域。


  目前,捷氢科技已经建立了全球先进的“卷对卷”膜电极生产线,还有电堆生产线,以及系统生产线,捷氢科技具备了整个从核心零部件膜电极到电堆到燃料电池系统和储氢系统全产业链的自主研发和生产能力。


  对于捷氢科技的工程开发能力,李慧哲表示,公司已经建立了从材料到系统的全尺寸和多维度的仿真分析能力,具体来说我们可以做到从材料结构模型、分子动力学电化学模型,到电堆、系统内部的流体力学传质传热的模型,以及电堆和系统的结构力学仿真模型、控制算法模型等,整个系统全尺寸分析模型的建立。


  另外,捷氢科技还具有强大的研发和测试能力,建立了涉氢研发实验室的完整测试验证能力,同时建立了捷氢科技自己的验证体系,可以进行燃料电池性能、耐久性、高低温等环境适应性的各种测试。


  在售后服务方面,李慧哲表示,捷氢科技拥有完备的售后服务体系,目前拥有五大服务网点,能够覆盖全国主要的示范运营城市。捷氢能够提供严苛的售后快速响应服务,做到产品精确追溯,通过线上的闭环管理系统,做到客户问题有始有终。


  对于业界关注的捷氢科技大功率燃料电池产品开发和应用情况。李慧哲表示,捷氢科技拥有完整的开发体系,在产品开发过程中严格地遵循规范的开发流程,我们称之为HPDP流程,在这个流程初始阶段要进行产品形谱的规划和定义,从产品的定义到产品的指标分解,我们完全按照开发流程来,从工程开发到试验认证,从生产制造到最终的批量投放,完成项目开发目标。


  捷氢科技的核心技术开发主要包含以下多个方面,一个是系统集成,为了满足整车应用多样化的需求,我们要具备不同的柔性化系统集成能力。第二是我们核心产品电堆的开发,采用正向设计流程和方法,实现包括超薄的金属双极板开发,通过细密化蜿蜒流道及局部特征结构设计强化气相传质,自制的高性能膜电极,以及高集成度的电堆集成零部件,再到系统的控制算法开发等。


  在高功率电堆开发方面,“捷氢科技通过无空气增湿条件下高电密电堆水热管理设计,低铂载量、高性能膜电极开发,超薄高传质双极板设计,最终实现高功率电堆开发。”李慧哲表示。


  对于燃料电池的长寿命技术,捷氢科技在长寿命技术方面研究了车用工况下的燃料电池衰减模型,提出了系统、电堆和一些零部件的耐久性设计策略和耐久性评价方法,还进行了长耐久性的膜电极技术开发,低成本非贵金属的耐腐蚀的金属双极板涂层开发以及系统耐久性控制策略,解决起动过程中高电位、动态变载欠气及停机吹扫不充分等问题,降低电堆和系统衰减。


 “基于捷氢科技高功率电堆开发技术,我们在M3平台上实现了电堆的功率密度3.8kW/L,耐久性达到1万小时,可以在无外加热的情况下实现零下30度的低温启动,并且系统和电堆的一级零部件100%实现了国产化。而且采用的是无外增湿的一体化集成架构和智能化的燃料电池系统控制算法。李慧哲强调。


 在继承M3产品平台优势基础上,捷氢科技在M4平台上实现了更大的超越,M4H电堆额定功率达到163kWP4H系统额定功率达到130kW,并且电堆功率密度有了更大幅度的提升,额定功率密度可以到4.2kW/L,峰值可以达到5.1kW/LM4电堆采用了适用于高温、无外增湿的自制膜电极,以及低电阻、高耐腐蚀性的金属双极板,25秒可以实现零下30度的低温启动。


  李慧哲表示,除了M3M4平台的产品,捷氢科技还在积极拓展非道路车辆产品应用,如叉车、机场拖车以及型车,小型分布式/便携电源等场景,它的功率范围涵盖6-25kW,并可根据客户功率和续航需求定制产品。这个产品它主要是做到了模块化氢动力源集成技术,以及自适应的高效能量管理控制策略和系统控制算法。


  捷氢科技产品应用覆盖了不同的车型和应用场景,包括燃料乘用车、公交车以及一些团体客车,以及城市物流、冷链物流这些轻中型的物流车和专用车,还有港口、企业园区、煤矿的重载氢燃料电池牵引车。



  目前,捷氢科技能够实现多车型、多领域、多场景的商业化运营,满足各类严苛的环境。


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原文始发于微信公众号(氢燃料电池汽车网):李慧哲:捷氢科技已实现从膜电极到电堆系统全产业链自主研发生产

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作者 808, ab