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上海交大团队研发车用电堆核心部件,为中国车企提供核心技术

作者:中国储能网新闻中心 来源:澎湃新闻 发布时间:2020-05-19 浏览:
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作为被广泛看好的未来新能源解决方案之一,发展氢能与燃料电池汽车正成为广泛共识。

在刚刚公布的2019年上海市科技进步奖名单中,由上海交通大学来新民等完成的《高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术》荣获技术发明奖特等奖。

5月19日,澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者从上海交通大学获悉,该技术成功实现了燃料电池金属双极板技术的突破,为多家国内燃料电池汽车企业奠定了自主可控的核心技术。

2019年12月3日,工业和信息化部公布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,鼓励发展氢燃料电池行业,提出要提高氢燃料制储运经济性,因地制宜开展工业副产氢及可再生能源制氢技术应用,加快推进先进适用储氢材料产业化;推进加氢基础设施建设,支持利用现有场地和设施,开展油气氢电综合供给服务,支持有条件的地区开展燃料电池汽车商业化示范运行。

但燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题,如何破题,是氢能与燃料电池汽车推广的关键。

研发团队介绍,燃料电池电堆是整车制造的核心,100kW电堆由400多片双极板和膜电极叠装而成。双极板占电堆体积80%,承载氢、氧、水三场传输和导电功能,细密流场具有跨尺度特征,要求微米级精度。

而石墨双极板脆性大、难加工,厚度减薄已趋于极限,石墨极板电堆性能遭遇瓶颈,因此,金属双极板替代石墨双极板是实现车用电堆性能跃升的必由之路。

金属双极板制造面临四项关键技术挑战。车用电堆要求必须有大于3kW/L的高功率密度,同时还需要具备高于100kW的大功率输出,并且要有超过十年使用寿命的运行时间,最后还得考虑制造成本问题。归纳下来,金属双极板制造需要具备厚度薄、精度高、耐腐蚀性强和生产效率高的特点。

为此,科研团队经过十余年的研究,发明薄型金属双极板“两板三场”新结构、极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术、耐蚀导电多元材料复合涂层及其磁控溅射制备技术、双极板涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备,建立了中国首条金属双极板批量化生产线。

发明“两板三场”金属双极板结构,通过冲压件的间隔支 撑和错层密封形成翻转的流场,采用两个冲压件形成独立联通 的氢、氧、水三个流场。 上海交通大学供图

团队提出的“两板三场”构型已经在国际上成为金属极板设计新标杆。

科研团队负责人介绍,其极板厚度比业界最薄的石墨极板降低52%,比石墨极板电堆功率密度提升2.4倍,实现了在轿车前舱的成功布置。

此外,团队开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核,在国内金属极板市场上占主导地位;成果应用于中国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发,为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。

关键字:燃料电池

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