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2023

08

零下40℃无损冷启动!氢燃料电池探索绿色未来

作者:

央视新闻客户端


 

氢燃料电池,是一种能高效利用氢能的发电装置,在全球碳达峰、碳中和的可持续发展背景下,具有极大的应用前景。辽宁大连的一家氢燃料电池生产企业企业,通过自主研发打造出具有零下40℃无损冷启动、集成化小体积等业内领先优势的新型产品,助力国家能源转型驶入绿色发展“快车道”。

 

冬天用手机最担心什么?天太冷电池无法工作手机开不了机?那么,您想过能在零下40℃无损冷启动的氢燃料电池吗?现在就有这样一款氢燃料电池,它不仅绿色环保,续航时间也让人惊艳,零下40℃的低温启动更不在话下!今天,中国之声特别策划《隐形冠军》来到大连,去见识下这新型超级氢燃料电池。

 

绿色技术升级

氢燃料电池新突破

 

在我国第一家燃料电池股份制企业大连新源动力的研发中心,科研人员正在实验室中对新型车规级大功率氢燃料电池进行缜密的运行测试。

 

 

 

△新源动力研发测试中心

 

这一产品不但性能高成本低,拥有超过2万小时的使用寿命,更能实现零下40℃无损冷启动。除了这些业内领先的特性外,记者注意到,与实验台上摆放的前一代同规产品相比,新产品体积上有着明显的变化。企业研发人员孙昕介绍,这款新型电池系统通过高集成化技术实现了体积上的缩小,应用潜力巨大,极具市场竞争力。

 

 

 

△新型氢燃料电池与系统

 

企业研发人员孙昕:新产品采用自增湿、低铂、高性能膜电极匹配超薄金属双极板的设计,单电池厚度减少了20%,整体体积缩小大约三分之一,制造成本降低了30%。但功率提升了33%,寿命提升了100%,达到国际领先水平。

 

氢能,作为来源丰富、绿色低碳的新型能源,是我国能源结构转型和实现可持续发展的重要一环。氢燃料电池,是一种通过化学反应来利用氢能的发电装置,工作过程中只生成水,实现了真正意义的零排放。此外,与其他传统发电方式相比,氢燃料电池具有更高的发电效率,可以达到50%以上。

 

 

 

△氢燃料电池结构与工作原理

 

核心技术“卡脖子”

自主研发找出路

 

氢燃料电池就成为发达国家能源产业中重要一环,但由于我国氢能产业发展相对较晚,曾经在氢燃料电池技术上不得不受制于人。企业负责人蒋建良说,过去电池生产中不仅是缺乏核心技术,甚至连基本材料都要依靠进口。

 

 

 

△研发人员正在研讨设计方案

 

企业负责人 蒋建良:我们企业刚成立时,国内氢燃料电池产业处于荒芜期,一片空白,当时我们摸索造出来的电池,寿命、性能等方面和国外同类产品比,差距很大。在关键材料和部件等方面都没有可借鉴的经验,核心技术上更不得不受制于国外企业。

 

固守常规,只有死路一条。面对重重困阻,他们意识到,要想攻破一项项技术壁垒,必须让自主创新成为企业发展的源动力。他们将曾经以市场为主导的经营方式,转变为以技术应用+人才培养为一体的产学研融合发展模式,建立起研发中心和多个创新实验室,打造出从氢燃料电池核心零部件到控制系统软硬件的完整研发体系。

 

 

 

新源动力实验室大楼

 

企业负责人 蒋建良:那时候,咬着牙也要开展自主研发,不惜血本的。这些年过来,自主产品从无到有,从有到优。从最初功率36kW的电推到如今的200kW,低温无辅助启动从零下15度达到零下40℃,以及自主核心材料膜电极的问世。从技术和品质上来说,我们和国外已经是并驾齐驱了。

 

目前,在企业的260余名员工中,专业科研技术人员就有160人。通过企业开设的人才培养模式,先后有10多名员工由公司出资攻读燃料电池相关专业的在职硕士、博士和博士后。

 

 

 

△研发人员分析电池测试数据

 

独行快,众行远!与培养人才同步的是为行业输入新鲜血液,在自己取得成绩之后,企业将推动国家氢能产业发展作为职责,助力其他兄弟企业发展,这里也被全行业赞誉为“燃料电池的黄埔军校”。

 

破除万难

新型产品平台火速上马

 

在企业的高标准无尘车间内,东北首条高精度燃料电池自动化生产线正开启运行。这条世界领先的智能全系统管控生产线,不仅能实现氢燃料电池核心材料膜电极的自动化批量制造,还能同时将膜电极成品继续在流水线上进行组合装配,进而完成新型燃料电池必备元件电堆的规模化生产。

 

 

 

△自动化生产线装配区

 

一台氢燃料电池是由电池电堆、控制系统等结构组成,电推是发电的关键部件,称得上氢燃料电池的心脏。

企业总工程师 邢丹敏:燃料电池技术强不强,主要体现在电堆上。它的生产成本占整体的六成以上,直接关系到燃料电池的使用寿命、输出性能、反应效率等等,是具有决定性作用的。

 

 

 

△自动化生产线膜电极生产区

 

在这里,一个个电池电堆,在机械臂、激光焊接、叠堆器等自动化生产设备的紧密配合下,进行精准组装,邢丹敏告诉记者,这条全流程自动化生产线是由企业自主研发建造,具备年产1万台电堆的产能,生产设备和产出成品全部采用国产化的核心技术。

 

企业总工程师 邢丹敏:目前我们的技术水平在国内外都处于第一梯队,新产品采用的像电堆耐久性、自增湿技术等部分核心技术,甚至是领跑在前,这些优势也让我们在业内收获很好的口碑,市场份额逐步增加。

 

这款耐低温、高寿命、小型化的新型氢燃料电池能得到市场青睐,依托的是企业自主研发出的新型M7电池平台。然而新平台的研发过程并不是一帆风顺,2020年突然来袭的新冠疫情,那时正是新平台研发的关键突破期。

 

 

 

△新冠疫情时膜电极检测车间

 

企业生产园区受疫情影响实行封闭管理,想要保证研发效率,就必须有足够的科研人员坚守岗位。如果研发停滞,那么前期所有努力都将付诸东流。蒋建良回忆,疫情最严重时,全体科研人员主动留守园区,夜以继日的攻坚克难。

 

 

 

△新冠疫情时装备组装车间

 

企业负责人 蒋建良:想想那时候,吃住都在园区里,大家也都没什么怨言,可能就是憋着一股劲,想赶紧把平台给弄出来。研发以小组为单位,实行多组轮换上岗,是一刻都没停。自主新平台能够快速上马,真离不开每一个人,是大家的力量让我们在核心技术上取得重大突破。

 

如今,作为我国专精特新小巨人企业的新源动力,通过坚持不懈自主创新,用具有完全知识产权的氢燃料电池在国内外市场拔得头筹。作为行业首屈一指的专利明星,企业已拥有的专利数量607项,成为业内唯一的国家级知识产权示范企业。自主系列产品广泛应用于新能源汽车,工程机械、轨道交通、船舶航空等多个领域,先后获得全球新能源汽车大会前沿技术、创新技术奖、中国汽车工业科学技术进步特等奖等诸多荣誉。

 

 

 

 

2022年3月《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》正式发布,氢能将成为我国能源的重要组成部分。随着国家“双碳”战略的加速推进,能源结构转型正驶入快车道,氢燃料电池产业的发展未来可期。

 

企业负责人 蒋建良:现在我们的氢燃料电池已经有了非常好的技术基础,全行业的发展势头十分强劲。坚持自主创新至关重要,这样才能实现全球引领。我们国家对清洁能源和可持续发展的高度重视,让企业充满干劲,我觉得,氢燃料电池产业就是绿色未来。

 

 

 

来源:央视新闻客户端

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