氢听剧场:燕希强——《中国鸿 芯时代》

发表时间:2020-11-30 15:11

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燕希强

燕希强

副总经理

广东国鸿氢能科技有限公司


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中国鸿 芯时代


ZHONG GUO HONG   XIN SHI DAI



谢谢大家!


今天我跟大家分享一下国鸿推出的这款电堆。我们这款电堆是我们国鸿历经了5年时间,在原有电堆的基础上,经过大家艰苦努力和大量工程化验证开发出来的一款具有完全自主知识产权高性能、长寿命、低成本的燃料电堆,鸿芯电堆。


我们这款电堆我们在电堆性能、寿命、低温启动等多方面都取得了重大突破。首先我们这个电堆在性能上实现了比较大的突破,我们单堆输出功率超过75kw,电堆比功率密度达到了3.8kw/L,鸿芯电堆性能上比我们原有电堆性能大幅提升,提升50%以上,实现了石墨电堆性能和单堆输出功率的重大突破。进行了比较大的突破。


一款产品具有好的性能不是唯一的,它要得到客户的充分认可,产品寿命是一个重要指标。我们的这款电堆按照国家刚刚出台的《燃料电堆寿命测试的标准》进行了寿命测试和评估,包括怠速、起停、变载、额定这些工况进行了寿命的评估验证。然后我们通过电堆寿命评估和验证,得出每个工况下的衰减速率,然后将这个衰减速率再带到一个运行工况中,推算出电电堆此工况下的寿命。我们通过这种寿命的评估,目前我们评估下来以后,我们这个电堆的寿命是超过了2万小时,寿命处于国际领先水平,同时我们还按照这个工况进行了循环寿命测试,我们也装车进行实车运行寿命测试评估,通过各种方式评估我们电堆寿命,再优化和改进我们电堆,保障我们电堆运行寿命和可靠性。


大家也知道,石墨电堆它在低温启动过程中是有一定难度的,因为石墨电堆的双极板的热熔比金属板的热熔要大得多,它低温启动难度要比金属板大得多。我们通过精准水管理控制和低温启动策略,实现了石墨电堆的-30度无辅助启动和-40度的低温储存。在石墨电堆这个低温启动过程中是实现了重大突破的,保证了我们这个电堆不管在南方还是北方都可以稳定运行。     


我们开发这款电堆不仅具有了这些突破,同时我们还有掌握五大核心技术,保障电堆的创新性:


第一,我们这款电堆是在9SS L电堆的基础之上进行了升级和创新,以客户需求为导向,进行电堆开发。因为原来9SSL电堆是比较长的,在乘用车上的布局相对难度比较大,我们为了满足客户的需求,我们进行了短平化的设计,无论是商用车还是乘用车都比较容易进行布局,电堆的兼容性就提高,满足了客户的需求。


第二,我们为了满足客户的需求,我们的操作温度从原来的70度提高到现在的85度,这样系统的散热需求就大幅降低,降低了系统散热的要求,系统散热就更容易。


第三,这款电堆采用逆流操作,保证电堆内部各个部位湿度更加均匀,降低了电堆对湿度的要求,我们原来电堆是90%以上,现在我们鸿芯电堆的湿度已经降到了40%以下,降低了系统增湿要求。


第五,目前电堆运行的电流越来越大,水管理就会越来越难,我们为了适应电堆在高电力下运营,我们设计了一款三维梯度流场,这个气体在内部进行梯度分布,使电堆气体流动由原来的平流变成湍流,增强电堆内部包括水的分布均匀性,也强化了反应气体传质能力,也提高了电堆内部气体的分布均匀性和强化传质的能力。同时排水也进一步加强,保证了我们这个电堆在高电力下运行的稳定性和可靠性。  


我们这个电堆具有高性能和长寿命及高可靠性,主要的原因就是我们采用了独特的技术,叫柔性石墨双极板技术。我们采用的是柔性石墨板技术,实现了双极板的快速成型和高柔韧性。


为什么叫柔性石墨双极板?是因为我们采用柔性石墨板,通过模压的技术快速加工,保证了双极板很强的韧性,保证了双极板在电堆应用过程中的稳定性和可靠性,也实现了双极板的批量化加工。


我们现在石墨板跟金属板的区别就是它相比于金属板要厚,石墨板减薄就成为我们石墨板攻关的主要方向。我们通过技术攻关,双极板厚度从原来的2.0毫米降低到了1.66毫米,并实现高良品率的规模化生产。我们石墨双极板厚度的目标是降到1.2毫米达到和金属双极板的厚度接近。


同时我们刚刚开发公布这一款高性能电堆是采用了超薄CCM技术,我们的膜是15微米,采用了非常薄的CCM,保证了电堆性能,电堆性能每平方厘米超过了1.2w,同时我们还采用了低铂化,每平方厘米小于0.3克的铂载量,实现了低铂下的高性能。同时膜电极进行低增湿设计,湿度要求在40%以下,实现电堆低增湿下稳定运行。我们这款还采用抗反极设计,抗反极能力可以达到120分钟。这也是为什么我们开发的电堆随便用,根本不用cvm。同时我们CCM也实现了批量化生产,为我们的产业化奠定了基础。  


刚才说一个电堆具有好的性能、寿命和低温启动能力、功能,同时还要保证它有良好的可靠性,电堆的密封就是它保证可靠性的一个重要环节。而我们采用多种密封结构的协同密封方式来进行设计,我们设计这种电堆的密封,就可以保证这个电堆有高可靠、高稳定的密封结构或者密封性能。


首先我们采用了一体化的技术,也就是MEA密封,密封见做到了膜电极上,密封结构的稳定性和可靠性就大幅提升。同时我们还采用了捆绑结构,带了原有的这种螺杆的固定结构,这使电堆内部的受力会更加均匀,扩大了受力的面积,电堆内部各个地方力的分配就更加均匀,它的密封性就更加的可卡稳定。同时,我们还采用碟簧结构,就在电堆内部加碟簧,就可以调节电堆内部冷热变化的应力变化,通过碟簧就可以调节很多变化,也保证了我们电堆内部的密封器件的相对稳定性,也提高了我们电堆的稳定性。通过这种多种的方式,来保证我们这个电堆具有非常强的可靠性和稳定性,也保证了我们电堆的寿命。


同时,一款电堆它必须要经过国家标准的验证,包括车规级验证,因为通过大量的工况验证才能保证它的可靠性和稳定性,因为你的东西好大家才能接受,好的东西必须要经过大量的验证才能知道你这个东西好的还是坏,所以我们经过大的工况化验证,包括冲击、高低温、寿命和其他各方面的多方面验证,充分保证我们这款电堆在车载过程中它的稳定性和可靠性,也保证我们产品的质量。


我们看到这款电堆,我们主要是产业化、市场化,我们在保证产品质量、可靠性和产业化的基础上,我们还有四大支撑:


第一,目前我们电堆就完全自主知识产权,完全自主化,但我们从这我们这个电堆的零部件到双极板都是自己生产,膜电极我们采用我们的合作伙伴的广东鸿基的,零部件是自主设计、自主加工,零部件实现了完全的自主化和标准化。我们核心的原材料像柔性石墨板实现了国产化替代,就避免了卡脖子的问题。


第二,我们的生产装备也实现了国产替代,如果你的设备都是进口的,很容易受到管理限制,但我们在这个过程中逐步实现了国产替代,电堆测试设备、电堆焊接设备、气瓶测试设备等等都实现了国产替代。


第三,我们还实现了规模化生产。一个产品出来了,从实验品到产品,它需要很长的周期和时间。目前我们已建成年产200万片的双极板生产线和年生产50万kw的电堆生产线。截止目前我们这个生产线生产的电堆超过了250兆瓦,应该说是目前国内国外产量是最多的,实现了这种大规模批量化生产的制造工艺。


第四,怎么保证产品的可靠性?它的质量关联就非常重要,我们公司是最早在氢能行业通过16949认证的,我们不是唯一的,但我们是最早的通过26949质量认证的,按照车规级要求进行了产品的质量控制,建立了完善的生产质量控制体系,目前我们的产品质量已经得到了客户的充分认可,同时我们的产品质量都是按照PPAP流程生产出来的,严格按照质量控制体系进行控制生产的,充分保证了每个产品的质量和稳定性,也受到了客户的高度认可。


我们前两天发布了这款,同时也公布了一个爆炸性消息,我们这款电堆售价为1999元/kw,这个价格应该是爆炸性的价格,属于历史性的突破。同时,因为我们对这款电堆的质量和寿命有充分的自信,所以我们不但价格低,而且还承诺8年质保,希望我们这款电堆的推出能够推动我国氢能的快速发展。


谢谢!


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