金屬堆具有體積小、重量輕、功率密度高等優(yōu)勢，被認(rèn)為在未來燃料電池汽車上的應(yīng)用潛力大，一些企業(yè)積極展開技術(shù)攻關(guān)，并取得了階段性的技術(shù)成果。

7月3-4日，以“風(fēng)口上起舞，刀口上前行”為主題的“2019高工氫電產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在上海浦東嘉里大酒店3樓浦東廳盛大舉辦，來自車企、電堆及系統(tǒng)、核心材料、關(guān)鍵零部件、設(shè)備及氫氣制儲運等產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的超500位企業(yè)高層將共聚一堂，圍繞產(chǎn)品技術(shù)及行業(yè)發(fā)展趨勢展開深度探討交流。

在7月4日的會議現(xiàn)場，新研氫能源科技有限公司(下稱“新研氫能”)首席技術(shù)官齊志剛發(fā)表了“金屬極板及其電堆開發(fā)進(jìn)展”的主題演講。

新研氫能源科技有限公司首席技術(shù)官齊志剛

新研氫能成立于2017年，注冊地在福建省泉州南安市，專注研發(fā)生產(chǎn)燃料電池極板、電堆、發(fā)電系統(tǒng)和測試臺。公司在北京、大連和大同分別設(shè)有子公司：北京新研創(chuàng)能科技有限公司(下稱“北京新研”)、大連擎研科技有限公司(下稱“大連擎研”)、大同新研氫能源科技有限公司(下稱“大同新研”)。

北京新研主要開發(fā)極板和電堆，具有2000多平米的研發(fā)中心，包括金屬極板加工實驗室、電堆組裝實驗室、電控實驗室、電化學(xué)實驗室、綜合實驗室、設(shè)計和模擬仿真實驗室，單電池、5kW、20kW、40kW和80kW電堆測試臺；大連擎研主要開發(fā)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、測試臺和一些關(guān)鍵輔助部件，具有2000多平米的研發(fā)生產(chǎn)中心；大同新研主要生產(chǎn)燃料電池電堆、系統(tǒng)和一些關(guān)鍵輔助部件。

市場拓展方面，大同新研已與中通客車完成22輛9噸燃料電池物流車的裝配，另外30輛也將在近期完成。公司與某客車企業(yè)達(dá)成了燃料電池客車的開發(fā)協(xié)議，預(yù)計該車于2019年8月上公告，并與2019年年底形成小批量訂單。公司計劃于2019年底之前共有2款物流車和2款客車上工信部公告。公司將在2019年下半年開始40kW級金屬板電堆和系統(tǒng)的市場推廣，和重要目標(biāo)客戶建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

眾所周知，極板具有分配氧化劑、還原劑和冷卻液，支撐膜電極、保持電堆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，傳導(dǎo)熱及傳導(dǎo)電流等功能，同時要適應(yīng)電堆“高電壓、高氧化性、高濕度”的工作環(huán)境。

齊志剛表示，金屬極板設(shè)計要點在于功能性、活性面積比率、可加工性、形變控制、耐久性、成本等；難點在于：1、陰極板與陽極板相互關(guān)聯(lián)，不能完全獨立；2、冷卻液流場由陰極流場和陽極流場決定，即無法單獨設(shè)計；3、需要考慮板材的特性與加工難度，不能有分子水平大小的針眼；4、鍍層要與板材需有良好的附著力和相近的熱膨脹系數(shù)。

使用超薄金屬極板(≤0.1mm)是提高電堆功率密度的主要方法之一。同時，使用超薄質(zhì)子交換膜(如10μm)、使用高效催化劑(如Pt合金)、采用特殊流道(如豐田的3D流場)、提高極板活性面積、降低端板質(zhì)量和體積、優(yōu)化電堆緊固方式等也將助力電堆功率密度的提高。

齊志剛透露，40kW電堆是新研氫能目前的主要開發(fā)產(chǎn)品：1、額定功率40kW(>0.66V/單片)；2、峰值功率60kW(——0.5V/單片)；3、質(zhì)量29.5kg；4、尺寸41.3*38.1*13.4cm3；5、全尺寸體積21L；6、峰值體積功率密度2.9kW/L；7、峰值重量功率密度2.0kW/kg。

新研氫能下一步工作有：優(yōu)化磨具及極板成形條件；優(yōu)化膜電極/極板匹配；為60——80kW電堆開發(fā)金屬極板；實現(xiàn)每步半自動化或自動化生產(chǎn)，包括成形、焊接、鍍層、封裝、檢漏等；實現(xiàn)生產(chǎn)全鏈條自動化或半自動化；達(dá)到年產(chǎn)1000個>40kW電堆的規(guī)模；2kW級空冷電堆達(dá)到1kW/kg的功率密度。