研判燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈技術水平和發(fā)展趨勢
4
雙極板
總體來說,雙極板目前仍然是碳板和金屬板共同發(fā)展的趨勢,都有企業(yè)進行參展。碳板因為氣體流道和冷卻流道可以獨自加工,在設計難度上低于金屬板,并且碳復合材料本身具有良好的抗腐蝕能力,具有良好的壽命特性。因此,碳板的入門難度較低。
而金屬板由于陰陽極雙板沖壓后配合形成冷卻水流道,形成兩板三腔結構,設計難度高于碳板,并且金屬板的抗腐蝕能力弱,需要涂層包覆以提升其壽命,這存在技術瓶頸。此外,金屬板的加工沖壓也需要金屬板的良好設計以避免金屬板破裂或產(chǎn)生砂眼。最后,金屬板對沖壓模具的加工精度要求極高,因為其允許的最大加工誤差不超過2個絲。因此,金屬板的入門難度高于碳板。
但是從發(fā)展前景來看,金屬板能比石墨板做得更薄,能夠具有更高的功率密度,當量上來后,金屬板的加工速度和加工成本都要優(yōu)于石墨板,因此金屬板的發(fā)展前景要好于石墨板并具有很寬的技術護城河。
碳板加工企業(yè)目前比較有名的是嘉裕碳素、華熔科技和上海弘豐等。他們都能完成碳板材料的制備以及碳板的精細加工。金屬板加工企業(yè)目前比較有名的只有上海治臻,具有金屬雙極板精細加工和涂層制造的能力,具有成為該行業(yè)龍頭的趨勢。
不過也應該指出,格力電器擁有強大的裝備制造能力,基于廣東省燃料電池城市群建設,從珠海市政府拿到了上千萬元的燃料電池雙極板加工研發(fā)項目,不過格力電器是否能夠乘此東風形成技術競爭力,還得進一步看研發(fā)成果。但是應該注意的是,即使格力電器能夠完成雙極板的高精度加工制造,雙極板的抗腐蝕涂層也是一個需要攻克的關鍵技術點。
如上所述,金屬雙極板的技術護城河在于兩點:1)高精度雙極板的加工制造;2)涂層制造。這兩者可以分開來做,筆者在展會看到2個金屬板加工企業(yè)和1個金屬板涂層制造企業(yè),這充分說明了上海治臻的技術優(yōu)勢。
5
電堆
目前國內(nèi)生產(chǎn)電堆的產(chǎn)商很多,如捷氫、氫晨、清能股份、國鴻氫能、未勢能源等,作為受到國家補貼的八大零部件之一,它的主要技術難點在于:1)多片堆疊后的氣體分布一致性;2)多片堆疊后的裝配誤差控制;3)電堆密封實現(xiàn);4)電堆合適壓堆力的探究等。
由于國家政策的驅動,目前電堆功率朝著越來越大的方向發(fā)展,基本每家電堆公司都推出了200kW以上的電堆,其中氫晨這次展出的電堆功率最大,為300kW。
清能股份系統(tǒng)開發(fā)總監(jiān)任正新指出,目前49T牽引重卡最大需求功率約在150-160kW,故而將電堆額定功率做在300kW左右是合適的,接下來電堆發(fā)展需要考慮的是降成本和產(chǎn)品可靠性的問題。
關于電堆裝配問題,目前存在兩種裝配方案,一種是雙極板-膜電極-雙極板的傳統(tǒng)組裝方式,另一種是基于單電池的新型組裝方式。曾在Mirai參與研發(fā)工作的李樺博士表示他更看好單電池的新型組裝方式,這能讓電堆的壓堆力變小,減小膜電極的形變,還能使電堆維修更加方便。
筆者認同李樺博士的觀點,因為在筆者的實際裝堆經(jīng)驗中,傳統(tǒng)組裝方式在更換破損膜電極時會影響其余膜電極,不確定性非常大。目前,Mirai使用了該種裝配技術,而國內(nèi)宣稱使用這種技術的僅有雄韜股份一家公司。
此外,除了水冷電堆外,也有多家公司展示了空冷電堆,如氫機智創(chuàng)、冰城氫能等,業(yè)內(nèi)最有名的便是上海攀業(yè)。在筆者看來,空冷燃料電池結構較為簡單,技術護城河不寬,且發(fā)展?jié)摿^弱。不過,值得注意的是,在氫能日益受到重視并被國家開設專業(yè)進行人才培養(yǎng)時,與氫能有關的教具可能存在一定的市場。
圖5 合之源氫能
仙湖實驗室展覽的氫能教具
6
系統(tǒng)
完成這一步,燃料電池便能真正上車運行了。
作為燃料電池行業(yè)的集大成者,只要公司提供的系統(tǒng)在車上運行滿足國家提出的條件后便能拿到補貼的大頭,應該是車用燃料電池技術難度最高、技術護城河最寬的部分,代表企業(yè)億華通已在國內(nèi)科創(chuàng)板上市。
但是為了做好系統(tǒng),筆者認為系統(tǒng)公司應該擁有自己的電堆生產(chǎn)線,因為不同的電堆運行特性不相同,相應的系統(tǒng)構造和控制策略也應該據(jù)此優(yōu)化,甚至一個值得投資的系統(tǒng)產(chǎn)商應該有自己的膜電極生產(chǎn)線和雙極板設計部門,因為這些都會對系統(tǒng)設計產(chǎn)生影響。
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