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氫能風口初至,氫晨科技開啟產(chǎn)業(yè)化布局
日期:2022-06-30   [復制鏈接]
責任編輯:sy_luxuanru 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
2022年以來,氫能成為投資風頭。在2021年初,氫能被正式寫入“十四五”規(guī)劃,中央及地方各級政府開始頻繁出臺氫能相關政策,示范城市群開始邁入落地實施階段。
與如火如荼的鋰電池相比,氫燃料電池仍處于早期發(fā)展階段,且市場份額較小。截止2021年,中國氫燃料電池汽車保有量為8922輛,占全球主要國家的18%。而國家發(fā)改委等發(fā)布的氫能相關規(guī)劃提出,到2025年,我國燃料電池車輛保有量約5萬輛。

氫燃料電池系統(tǒng)主要由燃料電池電堆、DCDC、空壓機、氫循環(huán)泵等部件組成,而燃料電池電堆作為最關鍵的部件由雙極板、膜電極以及相關緊固件構成。本文的關注公司上海氫晨新能源科技有限公司(以下簡稱“氫晨科技”)成立于2017年,專注于氫燃料電池電堆的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及整體解決方案,其產(chǎn)品已廣泛應用于商用車、公交車、重型卡車等應用場景,具有自主知識產(chǎn)權的全自動化電堆生產(chǎn)制造產(chǎn)線,目前氫晨科技已與多家車企及燃料電池系統(tǒng)企業(yè)達成合作。

氫晨科技已累計完成了3輪融資,最近一次是2021年10月完成2.5億余元的A+輪融資,投資方包括申能集團、臨港集團、臨港管委會、上海交通大學、京能集團、IDG資本、自貿(mào)區(qū)基金等。

以大功率電堆為核心的氫能科技公司

在燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中,電堆處于中游核心環(huán)節(jié),其可以被稱之為燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)的心臟。氫晨科技所生產(chǎn)的燃料電池電堆有著大功率、高功率密度、高可靠性特點。

氫晨科技核心團隊具備多年的車規(guī)級燃料電池電堆及核心零部件開發(fā)設計及試制能力,公司技術發(fā)源于上海交通大學機械與動力工程學院,是上海交通大學與臨港集團科技成果轉(zhuǎn)化的典型代表。

總經(jīng)理易培云是上海交通大學機械與動力工程學院教授、博士生導師、教育部青年長江學者,從2005年開始一直從事氫燃料電池研發(fā)工作。團隊先后完成了國家自然科學基金重大國際合作項目、國家863計劃項目、國家重點研發(fā)計劃課題等,申請200多項知識產(chǎn)權。目前,公司共有300多名員工,博士占21名,海外歸國人員11名。

這是一家從上海交通大學實驗室孵化出的創(chuàng)業(yè)公司。2017年,創(chuàng)始團隊正式創(chuàng)立了氫晨科技,開始獨立商業(yè)運作。

目前,氫晨科技已累計開發(fā)了80kW、100kW、120kW、150kW四款燃料電池電堆產(chǎn)品,最新一代230kW產(chǎn)品的體積功率密度達到6.2kW/L,額定功率電轉(zhuǎn)化率皆大于50%。其產(chǎn)品采用氫晨科技自主研發(fā)的柔性智能制造生產(chǎn)線,配合高精度視覺檢測系統(tǒng),具備高精度、高耐壓、高可靠性的特點。

氫晨科技COO白云飛博士告訴36氪:“氫晨科技產(chǎn)品覆蓋多個不同型號,而出貨量最多的是120 kW、150kW的大功率電堆。”

此外,白云飛博士透露,氫晨科技2022年將加速大功率電堆的研發(fā)進程,完成從單堆230kW到300kW的突破。

氫晨科技的電堆已廣泛應用于商用車、公交車、重型卡車等應用場景,同時,氫晨科技也探索了無人機、船舶、飛機備用電源等應用場景。

氫晨科技在向客戶提供燃料電池電堆產(chǎn)品的同時,也會根據(jù)用戶需求提供整體解決方案,或膜電極等零部件產(chǎn)品。除電堆產(chǎn)品以外,公司也同步發(fā)展了固定電站和電解水業(yè)務。

多學科技術結合的科技產(chǎn)品

氫燃料電池電堆是一種電化學發(fā)電裝置,通過催化劑和氧氣發(fā)生反應,將氫氣轉(zhuǎn)化成電流(和熱量),其唯一的產(chǎn)物是水;且氫氣的熱值極高,可達143MJ/kg,1kg氫氣燃燒產(chǎn)生的熱量能相當于3kg汽油,也可達到三元鋰電池的 120 倍左右,從環(huán)境保護角度和能量密度角度,都是絕佳的綠色能源。

氫晨科技電堆所采用的技術為質(zhì)子交換膜(Proton Exchange Membrane,PEM)燃料電池,國內(nèi)外也有企業(yè)嘗試固體燃料電池路線和甲醇燃料電池路線。白云飛博士告訴36氪,PEM是目前商業(yè)化最成熟的路線。

白云飛博士:“燃料電池本身的研發(fā)門檻較高,存在多學科耦合的研發(fā)難點。首先,電堆、裝配、生產(chǎn)過程都設計較高機械要求,目前產(chǎn)品以車用為主,對燃料電池有著抗震、防水、防塵等機械耐久性與環(huán)境耐久性相關要求;然后,對雙極板和膜電極等零部件的制造精度要求極高,極板的流道深度偏差小于10微米,電堆裝配完成之后單電池裝配的最大偏差小于0.2毫米;接著在性能一致性方面,氫氣和空氣流道涉及流體力學,需要在幾百片電池單元中實現(xiàn)低于5%的流量偏差;氫氣先在陽極側分解,再通過質(zhì)子交換膜到陰極側與氧氣結合生成水的過程,涉及電化學,需要實現(xiàn)高性能、長耐久和低成本;燃料電池生成電能的同時,部分能量會轉(zhuǎn)化為熱能,又涉及工程熱力學的散熱問題。上述任何一個方面出問題,都會影響氫燃料電池運行的輸出性能、安全性和可靠性。”

氫燃料電池電堆有著不同的技術路線,石墨極板和金屬極板路線共存。對于車用燃料電池場景,其對于產(chǎn)品體積要求較高,金屬極板比石墨極板更薄,因此金屬極板電堆可做到更大的體積功率密度,具有更大的優(yōu)勢。白云飛博士表示,氫晨科技從2005年開始研究金屬板材料,是國內(nèi)最早研究金屬板電池電堆的團隊。

氫晨科技的燃料電池電堆采用正向研發(fā)設計,完全自主設計、生產(chǎn),掌握膜電極、催化劑、極板等零部件的核心know-how,可最大程度地掌控電堆產(chǎn)品的性能、精密度和可靠性。而從安全角度,氫晨科技在絕緣設計、整體電堆設計、電堆反應速率等多個維度都有核心專利和技術,以保證氫燃料電池安全性。

推動燃料電池降本和普及

與鋰電池相比,氫燃料電池行業(yè)當下還有多個問題亟待解決:基礎設施不完善;產(chǎn)品價格高;電堆壽命有待提升;燃料電池技術也需要迭代,向更高功率產(chǎn)品發(fā)展。

白云飛博士告訴36氪,目前市面上的氫燃料電池系統(tǒng)單價在每千瓦五千元左右,雖然相較于之前每千瓦一萬元的單價有了較高的下降,但仍然處于較高水平,我們希望未來以每年10%以上幅度降低,期望2025年達到每千瓦千元水平。

為實現(xiàn)“使燃料電池電堆在體積、壽命和價格上與傳統(tǒng)發(fā)動機相當”的產(chǎn)業(yè)階段性戰(zhàn)略目標,氫晨科技未來也會繼續(xù)加大技術投入和研發(fā),研發(fā)更性能更優(yōu)、體積功率密度更高的電堆產(chǎn)品;同時通過產(chǎn)業(yè)延伸、國產(chǎn)替代、規(guī)?;a(chǎn)等手段降低成本。

2022年5月,氫晨科技宣布以換股形式收購擎動科技100%股權,擎動科技是國內(nèi)極少數(shù)自主研發(fā)、設計、生產(chǎn)催化劑,并將其批量搭載至膜電極上的燃料電池核心關鍵材料制造商。

白云飛博士表示,擎動科技的產(chǎn)品改變了原有國產(chǎn)高性能膜電極生產(chǎn)空白、國內(nèi)車用膜電極以進口為主的困境,未來,氫晨科技和擎動科技將聯(lián)合建立從催化劑、膜電極到電堆的一體化協(xié)同開發(fā)體系,提高電堆研發(fā)效率,也將電堆工藝和設計降本深入到材料層級。

當被問及氫能源行業(yè)高峰何時到來時,白云飛博士表示,當氫能源車輛年產(chǎn)達5萬-10萬時,氫能源行業(yè)就迎來了新的發(fā)展高峰階段。 

原標題:氫能風口初至,氫晨科技開啟產(chǎn)業(yè)化布局
 
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來源:36氪
 
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