國產氫燃料電堆達到國際先進水平

 　　財政部等五部門近日發布《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》
，通過“以獎代補”方式
，對入圍示範的城市群按照目標完成情況給予獎勵。我國燃料電池汽車及氫能產業迎來了加速發展的風口期。

　　獎勵政策出台後沒幾天，上海氫晨新能源科技有限公司就發布了車規級H2150F質子交換膜燃料電池電堆。這款電堆的峰值功率達到150千瓦，功率密度為3.5千瓦/升，通過全部車用設計驗證。“2014年，豐田推出Mirai時
，國產車規級燃料電池和日本的差距很大。”上海氫晨總經理、上海交通大學副教授易培雲說，“而現在，我們自主研發的電堆已達到國際先進水平。”

　　為何能實現和國際“並跑”?記者采訪了解到，上海交大團隊的基礎研究取得“從0到1”的原始創新突破，上海市智能製造研發與轉化功能型平台推動“從1到10”的科技成果轉化，從而保證了氫晨、治臻
、唐鋒三家“交大係”企業掌握燃料電池關鍵核心技術
、進入“從10到100”發展壯大階段。

　　拿出“中國方案”

　　ranliaodianchiyiqingqihekongqizhongdeyangqiweiyuanliao
，tongguohuaxuefanyingjiangqingqizhongdenengliangzhuanhuanchengdianneng，weiyichanwushishui，buhuizaochengkongqiwuran。yejierenwei，jiazhuqingqideranliaodianchiqicheshiqicheweilaifazhandeyizhong“終極形態”，不過與純電動汽車相比，這種新能源汽車的商業化進程比較慢。當前，燃料電池汽車發展的重點方向是中遠途、中重型商用車
，因為它們加注氫氣的時間比純電動汽車充電短得多
，續航裏程更長，適合卡車

、客車等商用車，從而大幅減少交通汙染。

　　15nianqian，jinguanranliaodianchidechanyejiazhihaibuminglang，shanghaijiaodajixieyudongligongchengxueyuanbobanjiegouzhizaoyanjiusuojiukaishileshuangjibanyanfa。zheshiranliaodianchideyigehexinbujian，zhandianduitijide80%，承載著氫氣場
、氧氣場
、冷卻液流場“三場”的傳輸和導電功能。近年來，日本、歐ou洲zhou企qi業ye研yan製zhi出chu了le鈦tai合he金jin雙shuang極ji板ban，如ru果guo中zhong國guo企qi業ye無wu法fa製zhi造zao這zhe種zhong部bu件jian
，就jiu隻zhi能neng依yi賴lai進jin口kou。好hao在zai交jiao大da孵fu化hua的de上shang海hai治zhi臻zhen新xin能neng源yuan裝zhuang備bei有you限xian公gong司si，已yi實shi現xian不bu鏽xiu鋼gang雙shuang極ji板ban的de大da批pi量liang生sheng產chan。“我們目前的產能是1000台車/年，計劃明年把產能提高到5000台車/年。”治臻總經理藍樹槐博士說。

　　與采用“三板三場”結構的進口鈦合金雙極板不同

，國產不鏽鋼雙極板的結構是“兩板三場”，這一結構設計被譽為“中國方案”。上海交大機械與動力工程學院教授來新民表示，“兩板三場”是上海交大團隊提出的原創構想。陽極板、隔板、陰極板“三板”的用料比較多，不但增加了成本，還會影響燃料電池的功率密度
，可否把中間的隔板去掉?經過持續數年的基礎研究，他們提出了“間隔連通—錯位密封”新原理，使氫氣、氧氣等氣體進入極板分配區後
，能自行翻過流場
，從而省去了隔板。這一成果獲得2019年度上海市技術發明獎特等獎。

　　多學科協同攻關

　　超薄雙極板的介觀製造新工藝、不鏽鋼基底上的複合納米塗層，也是上海交大團隊的原始創新成果。

　　一塊極板的厚度僅為75微米左右，比紙還薄，要在板上衝壓出密密麻麻的流道，讓氫氣、氧氣和冷卻液在那裏傳輸，其技術難度可想而知。“為解決一衝壓就裂的難題，我們做了10年基礎研究和工程驗證。”藍樹槐說
，經過機械、流體力學、工程熱力學等多學科交叉攻關
，上海交大團隊通過微細成形過程仿真模型，梯度圓角設計、應ying力li積ji分fen回hui彈dan補bu償chang等deng微wei細xi成cheng形xing工gong藝yi設she計ji，開kai發fa出chu不bu同tong於yu宏hong觀guan製zhi造zao的de介jie觀guan製zhi造zao新xin工gong藝yi。檢jian測ce報bao告gao顯xian示shi，超chao薄bo金jin屬shu雙shuang極ji板ban製zhi造zao工gong藝yi的de誤wu差cha控kong製zhi在zai10微米以內。

　　在“十年磨一劍”過程中，上海交大還組建了機械、材料、化學等多學科團隊，摸索設計出一種包含鈦

、鉻
、氮、碳等多種元素的複合塗層。其層數多達二三十層，總厚度卻不到200納米，具有高耐蝕、高導電性能。覆蓋這種塗層的不鏽鋼雙極板，通過了5000小時車載壽命測試。

　　除了雙極板
，膜電極也是燃料電池的核心部件。陽極板和陰極板之間夾一片膜電極，就組成一節“三明治”jiegouderanliaodianchi。modianjidedianhuaxuefanyingxuyaoyiguijinshuboweicuihuaji。weilejiangdibozailiang，shanghaijiaodaranliaodianchiyanjiusuosuochangzhangjunliangjiaoshoudailingtuanduiqudezhongyaotupo


，yanzhichushihecheyonggongkuangdehejincuihuaji，qibozailiangjiaochuantongdebotancuihuajidafujianshao。2017nianshanghaitangfengnengyuankejiyouxiangongsichenglihou，zhexieshiyanshichengguozhubuzhuanhuachenglechanpin。tangfenglingangshengchanjidichangchanglipeisongjieshao，gongsidemodianjinianchannengyidadao80萬片以上，批量應用於商用車和乘用車

，鉑載量達到國際先進水平。

　　臨港提供應用場景

　　掌握了雙極板、膜(mo)電(dian)極(ji)的(de)關(guan)鍵(jian)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)，氫(qing)晨(chen)應(ying)時(shi)而(er)生(sheng)。治(zhi)臻(zhen)和(he)唐(tang)鋒(feng)都(dou)是(shi)這(zhe)家(jia)企(qi)業(ye)的(de)上(shang)遊(you)供(gong)應(ying)商(shang)，氫(qing)晨(chen)將(jiang)國(guo)產(chan)雙(shuang)極(ji)板(ban)和(he)膜(mo)電(dian)極(ji)組(zu)裝(zhuang)成(cheng)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)電(dian)堆(dui)，每(mei)台(tai)電(dian)堆(dui)由(you)400副雙極板和400片膜電極層疊裝配而成。

　　在(zai)上(shang)海(hai)市(shi)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)研(yan)發(fa)與(yu)轉(zhuan)化(hua)功(gong)能(neng)型(xing)平(ping)台(tai)和(he)臨(lin)港(gang)集(ji)團(tuan)的(de)支(zhi)持(chi)下(xia)，氫(qing)晨(chen)首(shou)條(tiao)自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產(chan)線(xian)近(jin)日(ri)在(zai)上(shang)海(hai)自(zi)貿(mao)區(qu)臨(lin)港(gang)新(xin)片(pian)區(qu)建(jian)成(cheng)投(tou)產(chan)。功(gong)能(neng)型(xing)平(ping)台(tai)總(zong)經(jing)理(li)
、上海交大教授習俊通介紹，這條生產線具備智能製造特征，基本實現了物流、控製流、數據流“三流合一”。例(li)如(ru)在(zai)雙(shuang)極(ji)板(ban)和(he)膜(mo)電(dian)極(ji)的(de)匹(pi)配(pei)方(fang)麵(mian)，每(mei)個(ge)部(bu)件(jian)都(dou)有(you)二(er)維(wei)碼(ma)
，掃(sao)描(miao)後(hou)即(ji)可(ke)知(zhi)道(dao)它(ta)的(de)編(bian)號(hao)和(he)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)。根(gen)據(ju)這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)，後(hou)台(tai)通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)匹(pi)配(pei)，讓(rang)每(mei)副(fu)雙(shuang)極(ji)板(ban)都(dou)能(neng)找(zhao)到(dao)最(zui)適(shi)合(he)它(ta)的(de)膜(mo)電(dian)極(ji)“伴侶”
，使電堆加工性能達到其設計性能。

　　“氫晨生產的H2係列電堆主要用於重卡、輕型卡車
、公交車等商用車，也用於艦船和發電。”易培雲告訴記者，“公司產能計劃今年底擴大到1萬台/年
，2021年底達到5萬台/年。”

　　三san家jia企qi業ye都dou落luo戶hu在zai臨lin港gang
，臨lin港gang新xin片pian區qu管guan委wei會hui和he臨lin港gang集ji團tuan為wei燃ran料liao電dian池chi和he氫qing能neng產chan業ye提ti供gong了le諸zhu多duo應ying用yong場chang景jing。根gen據ju規gui劃hua方fang案an，這zhe個ge區qu域yu將jiang在zai未wei來lai兩liang年nian內nei建jian設she三san座zuo加jia氫qing站zhan、一條燃料電池動力的中運量公交線路、200輛氫能物流車和20輛氫能重卡示範運行，以及一個綠色製氫項目
、兩個燃料電池熱電聯供示範項目。

　　作為長三角“氫走廊”的重要節點，臨港分別與江蘇的常熟、張家港、南通，浙江的嘉興、杭州
、紹興、寧(ning)波(bo)等(deng)地(di)組(zu)成(cheng)了(le)兩(liang)張(zhang)交(jiao)通(tong)網(wang)絡(luo)。商(shang)用(yong)車(che)在(zai)臨(lin)港(gang)加(jia)注(zhu)一(yi)次(ci)氫(qing)氣(qi)，就(jiu)能(neng)駛(shi)往(wang)這(zhe)些(xie)城(cheng)市(shi)並(bing)返(fan)回(hui)臨(lin)港(gang)。隨(sui)著(zhe)加(jia)氫(qing)站(zhan)的(de)日(ri)漸(jian)增(zeng)多(duo)，將(jiang)有(you)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)行(xing)駛(shi)在(zai)“氫走廊”上，推動長三角氫能產業的發展。( 來源： 解放日報記者 俞陶然)