氢听剧场：褚家宝——《燃料电池金属极板涂层及装备产业化探索》

燃料电池金属极板涂层及装备产业化探索

Industrialization of fuel cell metal plate

coating and equipment

各位专家、各位企业家朋友：

下午好！

我跟大家分享一下金属极板涂层及装备方面我们做的一些工作。前面几位经理包括德国的企业都做了很好的分享，我们作为一家本土企业再作一个分享，关于涂层装备这方面。

我今天介绍内容分为三个方面：第一部分是真空工艺技术方面的介绍。第二部分介绍是福宜最近做的一些产业化的产品。第三部分是涂层和装备的产业化介绍。

真正的薄膜它其实现在主要指的是从几个纳米到几十个微米这个范围的薄膜材料的技术，它非常广，包括现在3C、机械加工、医疗装备，实际怎么改造材料的性能这是最主要的一个手段。

刚才我讲了新能源、光学，包括现在的各种传感器的核心其实都是用真空和科室这种的加工结合起来。整个制作工艺现在分成这几个种类，包括CVD、PECVD等等都可以制作，但这些技术实际上现在制作薄膜材料已经发生了多种薄膜材料技术的复合。

我以前是在科学院做薄膜太阳能电池的，我为什么到了创业这个路？实际上也是因为我几十年的工作经历，使我发现真正的大的战略性的产业的国产化，一定要核心装备的国产化，所以当时在2011年的时候就创立了这家公司在上海，主要做真空装备。

现在我们公司整个发展到50个人。公司是在上海嘉定区，嘉定区作为上海的一个区，光科研院所就有5个，所以怎么发挥上海科研院所的优势？我们在很多方面做了开创性的工作量。

整个技术来源是经过10年的积累，我们在上海以及长三角做了很多型号科研装备，完成了技术团队和技术的积累。这也是一个技术的核心，但是创业的目的也是要适应大型的真空设备的国产化，实际上在这方面我们经过10年做了很多相当于汽车的发动机一样，真空设备的核心部件我们做了国产化。

下面重点介绍一下我们现在推广的产品，最左侧这个实际上就是用了氢能的双极板的产业化装备。第二台实际上是我们现在用到的批量生产每年达到100万片这个产能的双极板的涂层和装备。这个图片上的设备我就简单介绍一下，它也是通过涂层解决耐腐蚀、耐高温，现在这个设备已经安装调试，这个设备从今年4月份出图纸，我们到现在开始出产品，这个设备总高6米多，然后涂层空间达到4米以上，这应该是国内第一台这么大的真空涂层的装备。

我们整个从装备实际公司应该更像一个薄膜材料和装备研发结合的公司，我们从性能包括氢能纳米压痕技术等等都有成套的分析设备。我们现在其实在开发了2000-3000吨的耐高温、耐腐蚀的这些涂层材料。国家智能传感器有一个重点实验室，我们联合成立了一个叫上海迈么芯微，这是一家传感器公司，这也是国内第一家，现在也是汽车上用的，以前是德国垄断了，现在真正用到了1000多高温，我们是国内第一家，现在已经实现产品的量产，叫做高温传感器芯片。

后面我介绍一下涂层装备这方面的工作，刚才讲到用的涂层，包括高温芯片整个核心其实是通过真空技术做的薄膜材料，一个是薄膜做到精细、没缺陷，二是薄膜这个材料有强的附着力，这是整个技术的核心。

之前很多专家都介绍过氢能有很多优势，我就不赘述了。我们公司的侧重点主要是双极板的涂层和装备，金属双极板现在在电堆整个寿命方面起到非常大的作用。系统电源、电压的稳定，它真正影响到了电堆寿命，问题最终集中到了双极板这一块。电堆成本中双极板涂层占比30%，它实际真正也是现在电堆寿命的关键，怎么解决密度高？要用这个金属板，金属板现在整个的缺陷是什么呢？就是不耐腐蚀、寿命低，但怎么解决这个问题？那就是通过涂层的技术。金属双极板的技术已经介绍了很多了，它方便加工，有良好的导电导热，但它最难的点就是耐腐蚀，怎么解决耐腐蚀？就是用涂层的技术。

真正做涂层技术，我们其实做过很多实验，也跟国内很多公司做过交流，现在从天然的元素来讲，除了金和铂完全具备耐腐蚀、导电好以外，其他一般的材料也不能耐氢氟酸的这个腐蚀环境，现在真正除了金铂以外，能耐氢氟酸腐蚀的就是石墨材料、碳材料。但怎么把石墨材料做到双极板上来？有几个核心点，一般我们做的过程中通过过渡层实现石墨和金属的紧密结合。再一个通过工艺的控制，要解决做的过程中薄膜的柱状的问题，怎么解决了这个问题，实际上就是解决了耐腐蚀的问题。

这几年我们真正的工作重心就是如何把设备上的零部件的颗粒做得更细，然后解决相对缺陷少，我们做了大量的工作。

怎么真正解决耐腐蚀？就是要将膜层做成片状的结构，我们现在的整个设备工艺是PECVD、PVD。做的过程中一个是控制膜层的柱状晶体，还有一个是通过参杂的方法解决产生的微缺陷，就是要控制纳米级别的缺陷的产生。

右边这个图是测试的温度是160℃，我们现在跟国内的厂家也在合作开发160-180℃的高温制氢的双极板的工艺。现在国内尤其是碳涂层测试，我就讲在这种0.5mol的硫酸加5ppm的氢氟酸在80度的状态下，一般的碳涂层就在加速测试实验在0.6V到0.8V，现在基本上市面上在20小时上下，20多个小时，但去年春节的时候我们达到56个小时。现在我们新上的一台设备，正在调试，预计在下个星期应该有新的涂层工艺出来，我们目标是今年要把加速使用寿命超过80个小时。我们也和很多做电堆的公司在合作，真正加速实验50-80小时对应的是8000个小时还是1万个小时？后面还要做更细致的工作。但现在也讲双极板的寿命要超过过1万小时、1万2000小时、1万5000小时，这需要真正通过验证，加速实验寿命是几十个小时，然后真正在堆上、在车上用是多少小时，这需要实实在在的验证。

我们现在推出的一款标准性的生产设备，这台设备每年产能超过3万片以上，我们可以提供三套工艺，应该来讲能满足现在技术水平的要求。

汽车行业最主要关注的一个点是降成本，刚才我讲那个设备涂层成本应该还在100块钱以上，怎么降成本？实际上我们开发了一款设备，一次做到1分钟1片，一年可以做到100万片，有这种设备，我们就可以达到每片10-20块的成本。

最后，福宜经过10年的发展，客户给了我们很多发展的机会，后面我们还要加大投入创新，争取在双极板涂层和装备方面在氢能行业尽我们自己的一份微薄之力。

感谢！