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【原创】清极能源刘锋:大功率金属堆开发“诀窍”
清极能源 文章来源自:高工氢电网
2021-12-20 10:26:01 阅读:3747
摘要大功率金属双极板电堆开发与展望。
燃料电池电堆开发是多尺度、多学科、多物理场的工程技术开发,清极能源坚持V开发流程,从车辆使用需求出发,经总体设计、流体和结构仿真、开模、样件测试、样堆测试到可靠性测试的快速迭代,在实现高比功率的同时,兼顾生产制造的便捷性。

 
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在2021高工氢电年会现场,清极能源电堆开发部总监刘锋发表“大功率金属双极板电堆开发与展望”的主题演讲。清极能源作为广东燃料电池汽车示范应用城市群的骨干企业,以氢燃料电池电堆和动力系统为核心业务。
 
清极能源重磅推出了HO系列金属堆产品。该系列电堆产品功率范围:50kW—150kW,是性能稳定、高度集成的金属双极板电堆产品,采用完全正向设计开发,关键核心材料均已实现国产化,可实现-30°C低温启动。HO既取自燃料氢气和氧气,也取自英文单词harmonious和谐协调之意,寓意电堆兼顾性能、寿命、成本等因素。
 
清极能源的电堆开发坚持正向开发金属双极板电堆的技术路线,核心技术是超薄技术双极板流场的设计。目前双堆150kW完成的E120kW发动机,双堆歧管经过流体仿真优化设计;双极板阴极是折线流道、阳极是蛇形流道,双极板活性区351c,有效面积占比60%。
 
在样堆测试方面,金属双极板最重要的是表面防腐性能,目前清极能源产品的涂层腐蚀电流是0.5μA/c,接触电阻<8mΩc。电堆测试方面,具备2kW~200kW测试台。

值得一提的是,清极能源今年采购了一台500V阻抗测试台,可用于大电堆的在线阻抗检测。目前丰田Mirai上有阻抗在线检测模块,国内也都在开展相关研发,在发动机上做阻抗检测模块。公司先在电堆测试台上做阻抗分析,目前正处于积累数据阶段。
 
除了重点关注电堆内部的开发,对电堆以外的部分,随着行业开始进入批量生产阶段,一些模块化设计也要被引入到设计当中。清极能源目前计划将自己开发的氢气引射器、歧管和端板、Pack的前盖板进行一体化集成设计,简化生产工序,提高产品可靠性。
 
产线投入方面,公司已完成电堆产线招标,很快建成电堆产线,包括膜电极检测线,具备瑕疵检测、五工位的气密性检测;双极板检测线包括流道尺寸检测,主要关注深度一致性、气密检测;三是密封胶圈组装线,阴阳极各一条,每条组装线内都是双工位;最后是电堆组装线,膜电极和双极板都是机械手自动装配,在线检测气密完成组装。可实现产能单班2500台,双班5000台。燃料电池系统产线方面,目前公司产线可实现产能单班2500台,双班5000台。
 
市场应用方面,截止到2021年11月底,搭载清极能源系统的物流车辆平均单车行驶里程约5万公里,主要在佛山南海当地物流运输业务应用。清极能源联合福迪汽车&氢装前行合作开发的18吨翼展车,具有多方面优势:1)业务订单驱动,充分考虑客户需求;2)底盘重新开发;3)燃料电池系统效率优化。
 
在第五届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品展览会期间,清极能源携手福迪汽车进行500台氢能翼展车项目发布、与长沙中联重科环境战略合作项目签约。
 
在演讲的最后,刘锋表示,目前燃料电池行业已由商业化初期进入小规模示范阶段,产品稳定、可靠地生产是目前整个行业的发展重点。需注意的是,虽然整个供应链不存在国外卡脖子环节,但目前部分国产原材料与国外竞品还存在一定差距,部分产品合格供应商较少;部分产品可靠性不高,检测的NG品库不足,自动化检测线还不足以完成无人值守的检测。
 
他建议,为助推行业快速发展,产业链企业需要合力展开氢能商用车发展的模式探讨:1)核心企业牵头,组建朋友圈;2)业务订单驱动,充分考虑客户需求;3)底盘重新开发;4)氢站、气源保证,降低运营成本;5)专业售后团队,协同工作。


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