北京

冬奧會場館常規(guī)能源100%使用綠電

1000多輛氫燃料電池車、

30多個加氫站…

就連接力火炬都用上了氫燃料

上海

泥城社區(qū)的公路上

多了些青綠色公交車的身影

這是新片區(qū)首條

氫能源公交——臨港7路

乘坐7路公交車，

讓我們一起探尋“氫”能源的浦東足跡

全球最大功率的燃料電池電堆

“鋰電池雖然可以解決電動車一部分的儲能需求，但規(guī)模更大、能量密度更高的能源將是氫能?！眹鴥?nèi)“光伏教父”施正榮教授認(rèn)為，氫能將成為未來 10 年的一個重大風(fēng)口。

“雙碳”戰(zhàn)略下，與當(dāng)前汽車市場中火熱的鋰電池相比，氫燃料電池的最大優(yōu)勢是——水是唯一副產(chǎn)品。

臨港7路氫能源公交車運(yùn)行的核心電堆來自扎根臨港的本土企業(yè)上海氫晨新能源科技公司（以下簡稱氫晨），氫晨持續(xù)投入超1億元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，開發(fā)了新一代h3技術(shù)和230kw電堆，是目前全球最大功率的燃料電池電堆。

“開發(fā)200kw級大功率金屬板電堆并不是靠片數(shù)堆疊或面積上的延伸，而是需要重構(gòu)材料體系、仿真體系、制造體系和控制體系。”氫晨總經(jīng)理易培云透露其中的難點(diǎn)。

這個“世界之最”在設(shè)計(jì)過程中，需要在催化劑、載體、涂層、碳紙等核心材料，雙極板、膜電極、密封元件、一體化端板等核心部件上取得突破性進(jìn)展。在制造和質(zhì)量體系上，要突破部件快速檢驗(yàn)、智能匹配、尺寸鏈控制和高效疊裝的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃料電池制造的六西格瑪標(biāo)準(zhǔn)。

目前，臨港新片區(qū)正發(fā)力氫能產(chǎn)業(yè)，建設(shè)“國際氫能谷”，打造氫能發(fā)展引領(lǐng)區(qū)。而氫晨正在為新片區(qū)打造100億元投資、千億元級產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)一流、國際知名的氫能產(chǎn)業(yè)園，承擔(dān)大功率燃料電池的供給任務(wù)。

國產(chǎn)金屬雙極板的一張名片

2021年3月，上海治臻新能源裝備有限公司（以下簡稱治臻）年產(chǎn)千萬片級金屬極板產(chǎn)線在常熟市投產(chǎn)，這是目前全球最大的一條金屬極板產(chǎn)線，標(biāo)志著我國氫燃料電池汽車行業(yè)由研發(fā)階段進(jìn)入規(guī)模化示范應(yīng)用時期。

治臻核心技術(shù)源自上海交通大學(xué)，歷經(jīng)十六年精研創(chuàng)新，在極板構(gòu)型設(shè)計(jì)、超薄板精密成形和高速激光焊接、高性能復(fù)合納米涂層和一體化密封等方面擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)，達(dá)到國際一流水平的金屬極板設(shè)計(jì)與制造能力。

公司成立于2016年，次年就獲得中國汽車工業(yè)技術(shù)發(fā)明獎一等獎。2019年，治臻通過iatf16949和iso9001體系認(rèn)證，成為全國首家通過該體系認(rèn)證的金屬雙極板設(shè)計(jì)和制造企業(yè)。截止到2019年年底，治臻共申請70余項(xiàng)專利，涵蓋了金屬雙極板從研發(fā)到成品的各個環(huán)節(jié)。2020年，憑借“兩板三場”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得上海市科學(xué)技術(shù)獎特等獎。

光掌握金屬極板的結(jié)構(gòu)工藝和材料技術(shù)還不夠，對于治臻來說，要叩開燃料電池商業(yè)化大門，還需要將這項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)大批量精密制造成為可能。

為探索批量化制造工藝，治臻的研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷在工藝和制備技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新。經(jīng)過十余年的研究，公司陸續(xù)掌握了極板多步成形誤差補(bǔ)償與激光焊接變形抑制技術(shù)、耐腐蝕導(dǎo)電多元材料復(fù)合涂層及多腔連續(xù)磁控濺射等原創(chuàng)工藝技術(shù)。

“面向客戶及市場化需求，公司在金屬雙極板技術(shù)性能，量產(chǎn)能力，及產(chǎn)品的低成本化方面投入很多資源和精力?！?治臻總經(jīng)理藍(lán)樹槐表示，

治臻為實(shí)現(xiàn)金屬極板的低成本化批量生產(chǎn)，針對大功率燃料電堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出形成水氣傳輸和水熱管理的金屬雙極板總體設(shè)計(jì)方法；并完成了超薄金屬極板精密成形技術(shù)與長壽命解決方案，掌握了金屬雙極板量產(chǎn)集成技術(shù)及金屬雙極板制造裝備的數(shù)字化及自動化解決方案。

從核心技術(shù)自主研發(fā)到量產(chǎn)工藝突破，再到批量交付客戶，一路走來，治臻已經(jīng)成為國產(chǎn)金屬雙極板的一張名片。

“夢之隊(duì)”助力燃料電池產(chǎn)業(yè)化

上海恒勁動力科技有限公司（以下簡稱恒勁動力）成立于2009年6月，是以燃料電池技術(shù)為核心，致力于燃料電池產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)新型高科技企業(yè)。

企業(yè)的實(shí)力往往從其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)便可窺見一二。

恒勁動力的創(chuàng)始人高勇曾受聘于加拿大巴拉德(ballard)公司，長期擔(dān)任巴拉德產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理和首席工程師，曾是其bgs (電源)，xcellsis (車用發(fā)動機(jī))，bps (電堆)等子公司和總部的產(chǎn)品開發(fā)核心技術(shù)負(fù)責(zé)人之一，主導(dǎo)和負(fù)責(zé)了多項(xiàng)世界先進(jìn)產(chǎn)品的創(chuàng)新和開發(fā)，如電堆，氫氣轉(zhuǎn)換器，離網(wǎng)/家用電源，車船用發(fā)動機(jī)等。

技術(shù)總監(jiān)janusz blaszczy (亞努士)博士曾擔(dān)任ballard公司首要應(yīng)用科學(xué)家，自1999年起長期擔(dān)任項(xiàng)目/技術(shù)經(jīng)理負(fù)責(zé)該公司歐洲10個城市大巴車商用項(xiàng)目以及2010冬奧會用氫能客車開發(fā)和運(yùn)營等重大項(xiàng)目。

還有多名來自巴拉德和韓國三星等地的其他一些科研人員都具有多年產(chǎn)品研發(fā)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，這種垂直的從氫能產(chǎn)品制造到氫能服務(wù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及對國際先進(jìn)產(chǎn)品的了解的廣度與深度構(gòu)成了恒勁動力的核心競爭優(yōu)勢。

在擁有海量國外先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，恒勁動力獨(dú)立研發(fā)出屬于自己的氫燃料電池技術(shù)，從電堆設(shè)計(jì)制作到系統(tǒng)搭建100%采用恒勁獨(dú)創(chuàng)工藝，產(chǎn)品的部分性能參數(shù)及可靠性均超越北美、日本等知名企業(yè)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

官網(wǎng)顯示，恒勁動力目前擁有國際國內(nèi)發(fā)明/實(shí)用新型專利超70余項(xiàng)（所有權(quán)及使用權(quán)），涉及電堆設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制、電源管理等核心技術(shù)領(lǐng)域。擁有各類氫能燃料電池領(lǐng)域?qū)Ｓ屑夹g(shù)和商業(yè)機(jī)密200余項(xiàng)。

填補(bǔ)國內(nèi)空白

2016年，航天動力領(lǐng)域資深專家劉彥杰博士在浦東領(lǐng)銜創(chuàng)辦了上海瀚氫動力科技有限公司（以下簡稱瀚氫動力）。公司致力于氫能源領(lǐng)域儲供氫系統(tǒng)總體技術(shù)及泵、閥、壓力容器等核心零部件技術(shù)的研發(fā)——這是制約我國氫能源技術(shù)發(fā)展及推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸之一。

2018年，劉彥杰博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)去往江蘇省如皋市氫能小鎮(zhèn)開啟了供氫系統(tǒng)及核心零部件項(xiàng)目，打造國際一流的儲供氫系統(tǒng)產(chǎn)品，大幅降低儲供氫系統(tǒng)成本。最終，經(jīng)專家團(tuán)隊(duì)潛心攻關(guān)，突破了高效低比轉(zhuǎn)速壓氣機(jī)、動壓氣浮軸承、高速電機(jī)及高頻控制等核心關(guān)鍵技術(shù)壁壘，成功研發(fā)了xt-fcc系列氣懸浮空壓機(jī)，技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先，其高速直驅(qū)無油空壓機(jī)項(xiàng)目，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

在2021年6月的第六屆國際氫能與燃料電池汽車展會上，瀚氫動力展示了一款減壓組合閥產(chǎn)品。

該產(chǎn)品內(nèi)部集成了減壓閥、安全閥、過濾器、維修排氣閥、壓力傳感器等功能部件，大幅減少系統(tǒng)管路，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少系統(tǒng)漏點(diǎn)，減小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間，提高供氫系統(tǒng)裝配效率，擁有高精度過濾、兩級式減壓、高穩(wěn)定輸出等功能。

“國外相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)市場盤踞了20年，每年銷售額數(shù)億元。如果中國人抓住機(jī)遇，在技術(shù)研發(fā)上堅(jiān)持下去，是可以跟國外產(chǎn)品決一雌雄的?！?瀚氫動力總經(jīng)理馮彥曾在一次新能源及節(jié)能環(huán)保行業(yè)大賽中說。

氫燃料系統(tǒng)的“肺”

1994年，蓋瑞特（garrett）進(jìn)入中國，并在上海浦東成立中國總部。

翻開蓋瑞特的《氫燃料電池汽車商業(yè)化白皮書》，上面寫道：在全球追求零排放汽車的道路上，氫燃料電池與純電動、插電式混合動力一起扮演重要角色。但無論是哪一種，在未來幾十年都無法滿足所有的零排放交通需求。純電動和氫燃料汽車，再加上更高效的內(nèi)燃機(jī)和混合動力系統(tǒng)，必然在未來各放異彩。

蓋瑞特的研發(fā)方向主要是氫燃料電池空氣壓縮機(jī)組件的關(guān)鍵零部件，利用鋁合金鑄造的加工經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)資源，積極開拓新能源汽車零部件領(lǐng)域，豐富和延伸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

氫燃料空壓機(jī)是氫燃料電池系統(tǒng)最為關(guān)鍵的零部件之一，被比喻為氫燃料系統(tǒng)的“肺”。根據(jù)蓋瑞特的估算，每行駛100公里，需要消耗1公斤氫氣和60立方米的空氣。它的效率將決定燃料電池的功率密度和效率，進(jìn)而影響電池堆的效能發(fā)揮和壽命水平，是氫燃料電池系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部分。

據(jù)介紹，蓋瑞特新產(chǎn)品除了體積減小，成本降低外，還增加了具有能量回收的膨脹端設(shè)計(jì)，能耗水平可降低30%。

“我們每年有超過99%的營業(yè)收入和研發(fā)基金用于節(jié)能減排的先進(jìn)技術(shù)”，蓋瑞特全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理張?jiān)奖硎荆骸吧虾３蔀槿剂想姵仄囀痉冻鞘腥菏着鞘校o企業(yè)發(fā)展相關(guān)技術(shù)增加了信心。作為上海首批具備本土生產(chǎn)和研發(fā)能力的空壓機(jī)企業(yè)，蓋瑞特要抓住歷史機(jī)遇，將最先進(jìn)的技術(shù)用于中國市場”。

據(jù)悉，臨港新片區(qū)已經(jīng)陸續(xù)落戶了申能、上海治臻、上海唐鋒、鎂源動力等20多家圍繞氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游的關(guān)鍵企業(yè)，囊括了技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、應(yīng)用場景等各個環(huán)節(jié)。

2021年12月31日，上海市首座油氫合建站——臨港新片區(qū)平霄路油氫合建站正式投入運(yùn)營，臨港燃料電池公交線t6線的10臺城市客車將成為首批用戶。它的運(yùn)營，也將為臨港新片區(qū)加快國際氫能谷建設(shè)與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供動力支持。

“一兩年以后，中國的加氫站有望沖到世界第一。氫能將成為下一個風(fēng)口！”施正榮教授說。