2021年9月3日-5日，由中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司、中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)、中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)汽車(chē)報(bào)社聯(lián)合主辦，天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管理委員會(huì)特別支持，日本汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)、德國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合協(xié)辦的第十七屆中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達(dá)）國(guó)際論壇（以下簡(jiǎn)稱(chēng)泰達(dá)汽車(chē)論壇）于2021年9月3日-5日在天津市濱海新區(qū)召開(kāi)。本屆論壇圍繞“融合?創(chuàng)新?綠色”的年度主題，聚焦行業(yè)熱點(diǎn)話題展開(kāi)研討。

在9月5日08:30～10:00 熱點(diǎn)聚焦：新示范政策引領(lǐng)下的燃料電池電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化突破路徑中，上海氫晨新能源科技有限公司總經(jīng)理易培云發(fā)表了題為“大功率金屬板電堆技術(shù)挑戰(zhàn)與產(chǎn)業(yè)化”的主旨演講。

上海氫晨新能源科技有限公司總經(jīng)理  易培云

以下為演講實(shí)錄：

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)和嘉賓大家上午好，剛才衣院士和王總都是行業(yè)的大咖。我作為一個(gè)后來(lái)者更多的是從技術(shù)層面跟大家做一個(gè)分享。我的題目是大功率金屬板電堆技術(shù)挑戰(zhàn)與產(chǎn)業(yè)化。

實(shí)際上前面也講到了氫能是大的背景，學(xué)術(shù)界認(rèn)為非化石能源是第四次革命，電堆類(lèi)似于蒸汽機(jī)，內(nèi)燃機(jī)是石油作為動(dòng)力，燃料電池可以使風(fēng)光太陽(yáng)能作為動(dòng)力。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)提到“雙碳”，實(shí)際上碳達(dá)峰容易，碳中和難，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展總量上升，2030年我們估算會(huì)產(chǎn)生120到125億噸碳排放， 2030年到130億噸， 2060年只允許15億噸排放。

氫作為一個(gè)重要的碳稅，49噸的重卡目前是1元碳稅，但是后面歐洲和美國(guó)也會(huì)加大對(duì)我們的要求，也就是說(shuō)現(xiàn)在一輛重卡將來(lái)的碳稅也是40多萬(wàn)，這是一個(gè)大的邏輯。燃料電池行業(yè)比鋰電池難，我們需要關(guān)注加氫站、制儲(chǔ)運(yùn)加，還有光伏和風(fēng)電，也需要解決電堆的問(wèn)題。這個(gè)行業(yè)特別長(zhǎng)，從電堆系統(tǒng)空壓機(jī)包括電堆打開(kāi)以后有碳紙等八大零部件，這些年有些進(jìn)步，八大核心零部件大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

第二塊是技術(shù)挑戰(zhàn)。這里面難處非常多，一個(gè)百千瓦級(jí)有400對(duì)雙極板和膜電極串聯(lián)疊裝，在超過(guò)800個(gè)密封面上布置著1500米長(zhǎng)的密封線。有1600加2800多個(gè)零件，尤其難是燃料電池是串聯(lián)系統(tǒng)對(duì)可靠性要求非常高的，非常難控制。一個(gè)電堆大概1500米長(zhǎng)，一個(gè)里面60平米的防腐室。歸納起來(lái)第一個(gè)是單節(jié)面積達(dá)到750平方厘米，第二個(gè)是疊裝品數(shù)130到400節(jié)，第三個(gè)是效率，裝配時(shí)間怎么樣和發(fā)動(dòng)機(jī)匹配做到幾分鐘。大功率電堆設(shè)計(jì)需要通過(guò)多學(xué)科跨尺度的聯(lián)合仿真方法，這是電堆面臨的最大挑戰(zhàn)。試錯(cuò)成本很高，大部分需要靠計(jì)算，但計(jì)算很難，一個(gè)雙極板一個(gè)流導(dǎo)是40微米，一個(gè)涂層大概20納米，目前沒(méi)有哪個(gè)軟件可以從頭到尾。另外它是跨學(xué)科的東西，需要把裝配尺寸公差壓力做好，這是機(jī)械固體力學(xué)的問(wèn)題，需要把第1節(jié)和第400節(jié)做好進(jìn)口和出口的壓差均勻，這是一個(gè)流體力學(xué)的問(wèn)題，電化學(xué)里面學(xué)問(wèn)更多，交大有幾十個(gè)博士在做。

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化我認(rèn)為核心的能耗，具體凝練成三個(gè)方面，第一個(gè)高可靠設(shè)計(jì)，第二個(gè)高一致的裝配，第三個(gè)高效率的柔性產(chǎn)線。

第一個(gè)可靠設(shè)計(jì)方面需要大面積復(fù)雜流場(chǎng)設(shè)計(jì)，典型的多場(chǎng)耦合模型，這里面一個(gè)雙極板有80個(gè)流道，需要做多場(chǎng)耦合仿真技術(shù)，通過(guò)一些可靠的設(shè)計(jì)可以提高15%的性能。

第二個(gè)是高可靠的密封。我認(rèn)為比催化劑和涂層更重要，密封失效就是災(zāi)難，一旦密封失效就是漏水漏氣，材料失效還可以用，如果密封失效是不可預(yù)見(jiàn)的。這里面有很多的微觀失效的機(jī)理。包括力的設(shè)計(jì)，在裝配過(guò)程中，受的壓不一樣，尤其在振動(dòng)和滑移的情況下，振動(dòng)或者是氣溫的變化都會(huì)產(chǎn)生不利影響。還有就是公差，這么多零件在一起如何保證零件的吻合，膜電極和電極板都需要尺寸的概念，有了尺寸以后要分析尺寸的傳遞，要分析尺寸的相互影響，最后再作出一個(gè)總的高度設(shè)計(jì)。另外就是偏差的描述，任何一個(gè)零件都有偏差，包括雙極板和膜電極。目前氫也做不到隨便裝，還需要做篩選，這樣的篩選可以做到現(xiàn)有的產(chǎn)能情況下提高質(zhì)量。還有層疊結(jié)果過(guò)程中，定位誤差分析是一個(gè)柔性件，我們做了大量的空間矩陣，從學(xué)術(shù)來(lái)講，叫剛?cè)狁詈系哪Ｐ汀Ｎ覀兲岢隽艘幻媪鶙U的變形補(bǔ)償。如何做到振動(dòng)和冷熱交替在冬天和夏天的情況下，保證壓力的均勻和碳的壓縮量，將400節(jié)的偏差降到了20以內(nèi)。

第三塊是高效的柔性制造，其實(shí)當(dāng)前行業(yè)產(chǎn)能幾十萬(wàn)太我認(rèn)為做不到，做到萬(wàn)臺(tái)就可以了，因?yàn)楫?dāng)前示范城市需求大概只有4000多臺(tái)，大批量也可以做，包括部件的快速檢測(cè)和精度都可以另外在可抓取放置的情況下，可以通過(guò)二維碼的識(shí)別和機(jī)械手的識(shí)別，還有一些機(jī)器人的堆垛技術(shù)做到了自動(dòng)化的生產(chǎn)， 一個(gè)電堆可以做到20分鐘以內(nèi)。

最后介紹一下氫晨公司，2017年注冊(cè)，2019年運(yùn)營(yíng)，我們?cè)谂R港地區(qū)，吸引了大量的龍頭企業(yè)，包括康明斯，嘉資等企業(yè)，我們的氫產(chǎn)定位很清晰：只做電堆，使命是上下游共同合作，最終使燃料電池和發(fā)動(dòng)機(jī)的體積成本和壽命相當(dāng)，當(dāng)然目前還是無(wú)法和發(fā)動(dòng)機(jī)相比。目前來(lái)說(shuō)我們做的大功率的80千瓦以上，從80千瓦到150千瓦的電池，80千瓦電池可以用作公交物流，120千瓦可以用作通勤車(chē)乘用車(chē)。舉個(gè)例子，去年有一個(gè)電堆的低溫存儲(chǔ)低溫啟動(dòng)防水防塵都可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。電堆的開(kāi)發(fā)很困難，尤其剛才提到的樣機(jī)，將樣機(jī)放大也是未來(lái)的希望，尤其在國(guó)內(nèi)的整車(chē)廠大功率系統(tǒng)已經(jīng)做到了批量化的應(yīng)用，尤其在重卡方面東峰、福田、大運(yùn)等企業(yè)和公交車(chē)、環(huán)衛(wèi)車(chē)、一些SUV項(xiàng)目都在用我們的電堆。

最后介紹一下我們臨港自貿(mào)區(qū)的氫產(chǎn)業(yè)園，第一個(gè)加氫站已經(jīng)投入了使用，也希望各位領(lǐng)導(dǎo)和朋友到臨港區(qū)去指導(dǎo)。

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