零下40℃無損冷啟動！氫燃料電池探索綠色未來
時間:2023-08-11 08:55來源:央廣網 作者:陶澤文
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氫燃料電池，是一種能高效利用氫能的發電裝置，在全球碳達峰、碳中和的可持續發展背景下，具有極大的應用前景。遼寧大連的一家氫燃料電池生產企業，通過自主研發打造出具有零下40℃無損冷啟動、集成化小體積等業內領先優勢的新型產品，助力國家能源轉型駛入綠色發展“快車道”。
冬天用手機最擔心什么？天太冷電池無法工作手機開不了機？那么，您想過能在零下40℃無損冷啟動的氫燃料電池嗎？現在就有這樣一款氫燃料電池，它不僅綠色環保，續航時間也讓人驚艷，零下40℃的低溫啟動更不在話下！近日，記者來到大連，去見識了這新型超級氫燃料電池。
綠色技術升級
氫燃料電池新突破
在我國第一家燃料電池股份制企業大連新源動力的研發中心，科研人員正在實驗室中對新型車規級大功率氫燃料電池進行縝密的運行測試。
新源動力研發測試中心
這一產品不但性能高成本低，擁有超過2萬小時的使用壽命，更能實現零下40℃無損冷啟動。除了這些業內領先的特性外，記者注意到，與實驗臺上擺放的前一代同規產品相比，新產品體積上有著明顯的變化。企業研發人員孫昕介紹，這款新型電池系統通過高集成化技術實現了體積上的縮小，應用潛力巨大，極具市場競爭力。
新型氫燃料電池與系統
企業研發人員孫昕：新產品采用自增濕、低鉑、高性能膜電極匹配超薄金屬雙極板的設計，單電池厚度減少了20%，整體體積縮小大約三分之一，制造成本降低了30%。但功率提升了33%，壽命提升了100%，達到國際領先水平。
氫能，作為來源豐富、綠色低碳的新型能源，是我國能源結構轉型和實現可持續發展的重要一環。氫燃料電池，是一種通過化學反應來利用氫能的發電裝置，工作過程中只生成水，實現了真正意義的零排放。此外，與其他傳統發電方式相比，氫燃料電池具有更高的發電效率，可以達到50%以上。
氫燃料電池結構與工作原理
技術“卡脖子”
自主研發找出路核心
氫燃料電池已成為發達國家能源產業中重要一環，但由于我國氫能產業發展相對較晚，曾經在氫燃料電池技術上不得不受制于人。企業負責人蔣建良說，過去電池生產中不僅是缺乏核心技術，甚至連基本材料都要依靠進口。
研發人員正在研討設計方案
企業負責人 蔣建良：我們企業剛成立時，國內氫燃料電池產業處于荒蕪期，一片空白，當時我們摸索造出來的電池，壽命、性能等方面和國外同類產品比，差距很大。在關鍵材料和部件等方面都沒有可借鑒的經驗，核心技術上更不得不受制于國外企業。
固守常規，只有死路一條。面對重重困阻，他們意識到，要想攻破一項項技術壁壘，必須讓自主創新成為企業發展的源動力。他們將曾經以市場為主導的經營方式，轉變為以技術應用+人才培養為一體的產學研融合發展模式，建立起研發中心和多個創新實驗室，打造出從氫燃料電池核心零部件到控制系統軟硬件的完整研發體系。
新源動力實驗室大樓
企業負責人 蔣建良：那時候，咬著牙也要開展自主研發，不惜血本的。這些年過來，自主產品從無到有，從有到優。從最初功率36kW的電推到如今的200kW，低溫無輔助啟動從零下15度達到零下40℃，以及自主核心材料膜電極的問世。從技術和品質上來說，我們和國外已經是并駕齊驅了。
目前，在企業的260余名員工中，專業科研技術人員就有160人。通過企業開設的人才培養模式，先后有10多名員工由公司出資攻讀燃料電池相關專業的在職碩士、博士和博士后。
研發人員分析電池測試數據
獨行快，眾行遠！與培養人才同步的是為行業輸入新鮮血液，在自己取得成績之后，企業將推動國家氫能產業發展作為職責，助力其他兄弟企業發展，這里也被全行業贊譽為“燃料電池的黃埔軍校”。
破除萬難
新型產品平臺火速上馬
在企業的高標準無塵車間內，東北首條高精度燃料電池自動化生產線正開啟運行。這條世界領先的智能全系統管控生產線，不僅能實現氫燃料電池核心材料膜電極的自動化批量制造，還能同時將膜電極成品繼續在流水線上進行組合裝配，進而完成新型燃料電池必備元件電堆的規模化生產。
自動化生產線裝配區
一臺氫燃料電池是由電池電堆、控制系統等結構組成，電堆是發電的關鍵部件，稱得上氫燃料電池的心臟。
企業總工程師 邢丹敏：燃料電池技術強不強，主要體現在電堆上。它的生產成本占整體的六成以上，直接關系到燃料電池的使用壽命、輸出性能、反應效率等等，是具有決定性作用的。
自動化生產線膜電極生產區
在這里，一個個電池電堆，在機械臂、激光焊接、疊堆器等自動化生產設備的緊密配合下，進行精準組裝，邢丹敏告訴記者，這條全流程自動化生產線是由企業自主研發建造，具備年產1萬臺電堆的產能，生產設備和產出成品全部采用國產化的核心技術。
企業總工程師 邢丹敏：目前我們的技術水平在國內外都處于第一梯隊，新產品采用的像電堆耐久性、自增濕技術等部分核心技術，甚至是領跑在前，這些優勢也讓我們在業內收獲很好的口碑，市場份額逐步增加。
這款耐低溫、高壽命、小型化的新型氫燃料電池能得到市場青睞，依托的是企業自主研發出的新型M7電池平臺。然而新平臺的研發過程并不是一帆風順，2020年突然來襲的新冠疫情，那時正是新平臺研發的關鍵突破期。
新冠疫情時膜電極檢測車間
企業生產園區受疫情影響實行封閉管理，想要保證研發效率，就必須有足夠的科研人員堅守崗位。如果研發停滯，那么前期所有努力都將付諸東流。蔣建良回憶，疫情最嚴重時，全體科研人員主動留守園區，夜以繼日地攻堅克難。
新冠疫情時裝備組裝車間
企業負責人 蔣建良：想想那時候，吃住都在園區里，大家也都沒什么怨言，可能就是憋著一股勁，想趕緊把平臺給弄出來。研發以小組為單位，實行多組輪換上崗，是一刻都沒停。自主新平臺能夠快速上馬，真離不開每一個人，是大家的力量讓我們在核心技術上取得重大突破。
如今，作為我國專精特新“小巨人”企業的新源動力，通過堅持不懈自主創新，用具有完全知識產權的氫燃料電池在國內外市場拔得頭籌。作為行業首屈一指的專利明星，企業已擁有的專利數量607項，成為業內唯一的國家級知識產權示范企業。自主系列產品廣泛應用于新能源汽車，工程機械、軌道交通、船舶航空等多個領域，先后獲得全球新能源汽車大會前沿技術、創新技術獎、中國汽車工業科學技術進步特等獎等諸多榮譽。
2022年3月《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》正式發布，氫能將成為我國能源的重要組成部分。隨著國家“雙碳”戰略的加速推進，能源結構轉型正駛入快車道，氫燃料電池產業的發展未來可期。
企業負責人 蔣建良：現在我們的氫燃料電池已經有了非常好的技術基礎，全行業的發展勢頭十分強勁。堅持自主創新至關重要，這樣才能實現全球引領。我們國家對清潔能源和可持續發展的高度重視，讓企業充滿干勁，我覺得，氫燃料電池產業就是綠色未來。
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
氫燃料電池
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