國(guó)內(nèi)最大功率300千瓦氫燃料電池電堆在江蘇耀揚(yáng)誕生

上海國(guó)際客車展獲悉，

產(chǎn)業(yè)向“新”領(lǐng)跑氫能賽道

最近往來(lái)?yè)P(yáng)州火車站的市民，可能會(huì)乘坐上一班“特殊”的16路公交車。今年起，揚(yáng)州在從“西部客運(yùn)樞紐”到“潤(rùn)揚(yáng)森林公園”線路上，投放10輛氫燃料電池公交車。該公交車的動(dòng)力系統(tǒng)——氫燃料電池系統(tǒng)，正是由揚(yáng)州本土企業(yè)氫璞創(chuàng)能旗下的江蘇耀揚(yáng)新能源科技有限公司(下稱“江蘇耀揚(yáng)”)提供。

近年來(lái)，新能源、未來(lái)能源等新興產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展快車道。江蘇耀揚(yáng)作為致力于氫燃料電池電堆和系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè)，在2023年成為國(guó)內(nèi)最大功率300千瓦氫燃料電池電堆誕生的“搖籃”。

來(lái)到位于廣陵產(chǎn)業(yè)園的江蘇耀揚(yáng)生產(chǎn)車間，記者見到能夠“帶動(dòng)”一輛礦卡的300千瓦氫燃料電池電堆?！皻淙剂想姵叵到y(tǒng)對(duì)于氫車來(lái)說，就類似于發(fā)動(dòng)機(jī)之于傳統(tǒng)燃油車，電堆就是系統(tǒng)的‘心臟’，約占電池系統(tǒng)成本的50%。”該公司行政運(yùn)營(yíng)總監(jiān)陳婷介紹，去年12月，經(jīng)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心檢驗(yàn)，這款電堆實(shí)現(xiàn)309千瓦的額定功率、340千瓦的峰值功率，突破了行業(yè)功率“天花板”。

車間內(nèi)的氫燃料電池電堆，從外表看起來(lái)方方正正，其內(nèi)部卻深藏玄機(jī)。類似三明治結(jié)構(gòu)的單電池組成的燃料電池電堆，加上輔助配件，構(gòu)成了復(fù)雜的氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。在使用鋰電池的電動(dòng)車中，動(dòng)力系統(tǒng)依靠鋰電池提供電能，而氫車的燃料電池屬于發(fā)電裝置，在行駛過程中，通過氫、氧之間的電化學(xué)反應(yīng)持續(xù)輸出電能，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

江蘇耀揚(yáng)首席技術(shù)官陳真博士介紹，300千瓦氫燃料電池電堆對(duì)標(biāo)單堆重卡和礦卡的使用功率和空間需求。以往的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)受限于成本和技術(shù)，裝車的燃料電池重卡發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率大多在110—125千瓦，且為雙堆結(jié)構(gòu)組成，而干線物流行業(yè)對(duì)重卡發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的需求不低于200千瓦。單堆300千瓦電堆可匹配240—260千瓦的發(fā)動(dòng)機(jī)，不但滿足重卡、礦卡滿載的連續(xù)高速運(yùn)行需求，也保證了最低氫耗。

大功率、高效能，是國(guó)內(nèi)燃料電池電堆企業(yè)迭代升級(jí)的方向，江蘇耀揚(yáng)的發(fā)展歷程是這一趨勢(shì)的縮影。14年前，氫璞創(chuàng)能創(chuàng)始人歐陽(yáng)洵放棄在美國(guó)氫燃料電池行業(yè)的工作，選擇回國(guó)投入正在蓬勃發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)，從一家小型創(chuàng)業(yè)公司做起，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)、尋找供應(yīng)鏈。創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)在北京和揚(yáng)州同步創(chuàng)業(yè)，致力于燃料電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，并將產(chǎn)品開發(fā)及中試的重任落在了揚(yáng)州。

目前，全球氫能產(chǎn)業(yè)在制氫上有兩類途徑，從煤炭、石油等化石燃料以及工業(yè)副產(chǎn)品中制氫，過程伴有碳排放，這被稱為“灰氫”;而以太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行電解水制氫，在制氫過程中不新增碳排放，則是“綠氫”。想將氫能作為減碳途徑，“綠氫”才是氫能利用的未來(lái)方向。江蘇耀揚(yáng)選擇“押注”綠色清潔、難度高的水冷電堆研發(fā)，且同時(shí)兼顧水冷電堆的兩個(gè)材料體系：碳復(fù)合板材料體系和金屬板材料體系，成為國(guó)內(nèi)少有的推進(jìn)碳復(fù)合板電堆和金屬板電堆雙元產(chǎn)品的企業(yè)。最新一代金屬板電堆采用0.075毫米的超薄金屬材料，比A4紙薄了25%以上，體積功率比達(dá)到6.4kW/L，且對(duì)材料成型工藝要求非常高，這也是企業(yè)克服的技術(shù)難點(diǎn)之一。

在江蘇耀揚(yáng)的展廳，記者看到了公司第一代電堆，該電堆發(fā)布于2013年，當(dāng)時(shí)由于缺少機(jī)器設(shè)備，完全由手工壓制，采用的是相對(duì)金屬價(jià)格較低廉的石墨材料，功率僅有5千瓦。但就算是這樣“粗糙”的設(shè)備，在當(dāng)時(shí)也已是國(guó)內(nèi)罕見。

“創(chuàng)業(yè)之初，公司產(chǎn)品用于通信基站備電，燃料電池的市場(chǎng)前景尚不明朗。公司創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)對(duì)行業(yè)趨勢(shì)和自身優(yōu)勢(shì)做了預(yù)判，判斷在車用領(lǐng)域，燃料電池具備加氫時(shí)間短、續(xù)航里程長(zhǎng)、能源清潔等優(yōu)勢(shì)，是燃料電池的機(jī)會(huì)所在，因此將方向轉(zhuǎn)向車用燃料電池市場(chǎng)。”陳婷介紹。

經(jīng)過10余年開發(fā)與積累，公司在雙極板、膜電極及催化劑等關(guān)鍵材料開發(fā)方面取得突破。歷代具有核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池產(chǎn)品，均出自廣陵經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。目前，團(tuán)隊(duì)擁有授權(quán)專利97項(xiàng)，其中發(fā)明專利34項(xiàng)。從功率5千瓦，到10千瓦，再到30千瓦、75千瓦……一步一個(gè)腳印的發(fā)展過程，也讓電堆的應(yīng)用場(chǎng)景從“固定式”備電領(lǐng)域延伸到“移動(dòng)式”車載領(lǐng)域，叉車、物流車、公交車、49噸重卡，目前300千瓦的氫燃料電池電堆已經(jīng)能滿足所有車載應(yīng)用場(chǎng)景，將來(lái)應(yīng)用將向船舶、機(jī)車、儲(chǔ)能方向拓展。

“產(chǎn)品開發(fā)首先需要滿足客戶的需求，不是盲目追求大功率，而是滿足特定的應(yīng)用場(chǎng)景?！标愭帽硎?，目前公司結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)了包括燃料電池叉車、物流車、公交車、環(huán)衛(wèi)車、重卡及乘用車等多款車型，搭載公司產(chǎn)品的終端應(yīng)用覆蓋國(guó)內(nèi)廣大區(qū)域，燃料電池道路運(yùn)營(yíng)里程超2000萬(wàn)公里。

當(dāng)下，氫燃料電池發(fā)展的瓶頸還是在價(jià)格。想要規(guī)模化推廣、商業(yè)化發(fā)展，燃料電池及電堆產(chǎn)品降本尤為關(guān)鍵。2019年開始，江蘇耀揚(yáng)在技術(shù)創(chuàng)新的支撐下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本的顯著下降。到2023年，氫璞創(chuàng)能牌燃料電池電堆成本已達(dá)到1000至1200元/千瓦，系統(tǒng)售價(jià)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)2500至3000元/千瓦，引領(lǐng)了我國(guó)氫能行業(yè)降成本趨勢(shì)。

未來(lái)幾年，江蘇耀揚(yáng)在車用市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，計(jì)劃將氫燃料電池的應(yīng)用場(chǎng)景推向更廣闊的天地。2023年，公司承擔(dān)了江蘇省碳達(dá)峰碳中和科技創(chuàng)新專項(xiàng)“船舶大功率高效高可靠燃料電池系統(tǒng)研發(fā)”項(xiàng)目，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外單堆大功率氫燃料電池系統(tǒng)的空白，促進(jìn)兆瓦級(jí)燃料電池電堆技術(shù)研發(fā)，同時(shí)帶動(dòng)氫能上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

“氫能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)期將在什么時(shí)候到來(lái)?”面對(duì)這一問題，陳婷給出了這樣的回答，“爆發(fā)期到來(lái)，一是需要技術(shù)繼續(xù)往前跑，二是裝備成本要往下降，三是廉價(jià)氫源更豐富。樂觀估計(jì)，當(dāng)燃料電池的成本比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格更低的時(shí)候，就是市場(chǎng)爆發(fā)的時(shí)刻。這離不開國(guó)家政策的大力支持和上下游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟發(fā)展。”

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