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国内最大功率300千瓦氢燃料电池电堆在江苏耀扬诞生
2024-04-01 06:31:00  来源:新江苏客户端·中国江苏网  作者:张宣 杨易臻 蔡姝雯  
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国内最大功率300千瓦氢燃料电池电堆在江苏耀扬诞生——

产业向“新”领跑氢能赛道

新华报业·新江苏讯 最近往来扬州火车站的市民,可能会乘坐上一班“特殊”的16路公交车。今年起,扬州在从“西部客运枢纽”到“润扬森林公园”线路上,投放10辆氢燃料电池公交车。该公交车的动力系统——氢燃料电池系统,正是由扬州本土企业氢璞创能旗下的江苏耀扬新能源科技有限公司(下称“江苏耀扬”)提供。

近年来,新能源、未来能源等新兴产业步入发展快车道。江苏耀扬作为致力于氢燃料电池电堆和系统研发、生产的企业,在2023年成为国内最大功率300千瓦氢燃料电池电堆诞生的“摇篮”。

来到位于广陵产业园的江苏耀扬生产车间,记者见到能够“带动”一辆矿卡的300千瓦氢燃料电池电堆。“氢燃料电池系统对于氢车来说,就类似于发动机之于传统燃油车,电堆就是系统的‘心脏’,约占电池系统成本的50%。”该公司行政运营总监陈婷介绍,去年12月,经中国汽车技术研究中心检验,这款电堆实现309千瓦的额定功率、340千瓦的峰值功率,突破了行业功率“天花板”。

车间内的氢燃料电池电堆,从外表看起来方方正正,其内部却深藏玄机。类似三明治结构的单电池组成的燃料电池电堆,加上辅助配件,构成了复杂的氢燃料电池发电系统。在使用锂电池的电动车中,动力系统依靠锂电池提供电能,而氢车的燃料电池属于发电装置,在行驶过程中,通过氢、氧之间的电化学反应持续输出电能,驱动车辆行驶。

江苏耀扬首席技术官陈真博士介绍,300千瓦氢燃料电池电堆对标单堆重卡和矿卡的使用功率和空间需求。以往的燃料电池发动机企业受限于成本和技术,装车的燃料电池重卡发动机额定功率大多在110—125千瓦,且为双堆结构组成,而干线物流行业对重卡发动机额定功率的需求不低于200千瓦。单堆300千瓦电堆可匹配240—260千瓦的发动机,不但满足重卡、矿卡满载的连续高速运行需求,也保证了最低氢耗。

大功率、高效能,是国内燃料电池电堆企业迭代升级的方向,江苏耀扬的发展历程是这一趋势的缩影。14年前,氢璞创能创始人欧阳洵放弃在美国氢燃料电池行业的工作,选择回国投入正在蓬勃发展的新能源产业,从一家小型创业公司做起,组建研发团队、寻找供应链。创业团队在北京和扬州同步创业,致力于燃料电池的研发及产业化,并将产品开发及中试的重任落在了扬州。

目前,全球氢能产业在制氢上有两类途径,从煤炭、石油等化石燃料以及工业副产品中制氢,过程伴有碳排放,这被称为“灰氢”;而以太阳能、风能等可再生能源进行电解水制氢,在制氢过程中不新增碳排放,则是“绿氢”。想将氢能作为减碳途径,“绿氢”才是氢能利用的未来方向。江苏耀扬选择“押注”绿色清洁、难度高的水冷电堆研发,且同时兼顾水冷电堆的两个材料体系:碳复合板材料体系和金属板材料体系,成为国内少有的推进碳复合板电堆和金属板电堆双元产品的企业。最新一代金属板电堆采用0.075毫米的超薄金属材料,比A4纸薄了25%以上,体积功率比达到6.4kW/L,且对材料成型工艺要求非常高,这也是企业克服的技术难点之一。

在江苏耀扬的展厅,记者看到了公司第一代电堆,该电堆发布于2013年,当时由于缺少机器设备,完全由手工压制,采用的是相对金属价格较低廉的石墨材料,功率仅有5千瓦。但就算是这样“粗糙”的设备,在当时也已是国内罕见。

“创业之初,公司产品用于通信基站备电,燃料电池的市场前景尚不明朗。公司创始团队对行业趋势和自身优势做了预判,判断在车用领域,燃料电池具备加氢时间短、续航里程长、能源清洁等优势,是燃料电池的机会所在,因此将方向转向车用燃料电池市场。”陈婷介绍。

经过10余年开发与积累,公司在双极板、膜电极及催化剂等关键材料开发方面取得突破。历代具有核心技术自主知识产权的氢燃料电池产品,均出自广陵经济开发区。目前,团队拥有授权专利97项,其中发明专利34项。从功率5千瓦,到10千瓦,再到30千瓦、75千瓦……一步一个脚印的发展过程,也让电堆的应用场景从“固定式”备电领域延伸到“移动式”车载领域,叉车、物流车、公交车、49吨重卡,目前300千瓦的氢燃料电池电堆已经能满足所有车载应用场景,将来应用将向船舶、机车、储能方向拓展。

“产品开发首先需要满足客户的需求,不是盲目追求大功率,而是满足特定的应用场景。”陈婷表示,目前公司结合实际应用场景开发了包括燃料电池叉车、物流车、公交车、环卫车、重卡及乘用车等多款车型,搭载公司产品的终端应用覆盖国内广大区域,燃料电池道路运营里程超2000万公里。

当下,氢燃料电池发展的瓶颈还是在价格。想要规模化推广、商业化发展,燃料电池及电堆产品降本尤为关键。2019年开始,江苏耀扬在技术创新的支撑下,实现产品成本的显著下降。到2023年,氢璞创能牌燃料电池电堆成本已达到1000至1200元/千瓦,系统售价已经实现2500至3000元/千瓦,引领了我国氢能行业降成本趋势。

未来几年,江苏耀扬在车用市场的基础上,计划将氢燃料电池的应用场景推向更广阔的天地。2023年,公司承担了江苏省碳达峰碳中和科技创新专项“船舶大功率高效高可靠燃料电池系统研发”项目,将填补国内外单堆大功率氢燃料电池系统的空白,促进兆瓦级燃料电池电堆技术研发,同时带动氢能上下游产业发展。

“氢能产业的爆发期将在什么时候到来?”面对这一问题,陈婷给出了这样的回答,“爆发期到来,一是需要技术继续往前跑,二是装备成本要往下降,三是廉价氢源更丰富。乐观估计,当燃料电池的成本比燃油发动机价格更低的时候,就是市场爆发的时刻。这离不开国家政策的大力支持和上下游产业链的成熟发展。”

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责编:孟涛 易保山