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上海市技术发明奖特等奖| 让燃料电池用足氧气,金属板的“中国方案”解世界困局

时间:2023-04-28 13:04:44 点击:293次

“氢”+“氧”产生水。 这种简单的物理反应代表了未来新能源汽车发展的高层方向。 而且,如何充分利用车用燃料电池中的氧气,形成“高、大、长”的动力,是国际上的难题。 明天上午,解决这一国际困境的办法将突然出现在2019年北京科学技术奖励大会的主席台上。 由北京交通大学、河北大学联合攻关的“高功率密度燃料电池薄金属双极板及大规模精密制造技术”明天将入选2019年北京市技术发明奖特等奖。

“引擎”里有东西

发展生物质能源和燃料电池汽车已成为全球共识。 我国已将燃料电池汽车纳入国家发展战略。 预计2030年年产值将达到100万辆。而燃油板就是这种未来汽车的“引擎”。 隐藏在“发动机”中,由数百块电池板“手拉手”组成的电池堆,是燃料电池形成的动力源核心; 又因为电池堆占燃料电池系统成本的60%,占整车成本的30%,电池堆是提高燃料电池汽车成本的“金钥匙”。

“由于汽车市场对大功率、远距离、低成本的要求,燃料电池电堆的发展趋势应该是从原来的增程或低功率向全功率模式发展。” 项目负责人、北京交通大学机械与动力工程大学院士赖新民告诉记者,高功率密度、高功率输出、长寿命运行、低成本制造的车用电堆研发取得了长足进步。从2005年开始成为整个科研团队的初衷。

石墨板镀层_石墨板_石墨聚氨酯板

要实现这一目标,必须颠覆传统的石墨板堆。 “乘用车燃料电池对体积重量要求严格,碳材料电池极板又大又重。” 但换代说起来容易,在实践中需要从技术到生产全部自主创新。 经过十余年的研究,该项目终于发明了一种新型结构的薄金属双极板“两板三场”。 基于这种结构,氢、氧、水流场的新分布方式,创造了三代12片金属双极板。

金属板材的“中国方案”

这不就是车牌吗? 将这块长40分米、宽10分米的金属板握在手中,很难想象这是“十五年磨一剑”。 只见这块长度不超过1.2毫米的金属板上刻着整齐有序的花纹,似乎并没有什么特别之处。 也正是它,金属板的长度较业界最薄的石墨板减少了52%,石墨板电堆的功率密度提高了2.4倍,让燃料电池成功地放在了前面卡车的驾驶室。

石墨板_石墨聚氨酯板_石墨板镀层

那么,这400块金属板就必须紧密“排列”在一起,不能“挤在一起”。 研究人员开创了密合板多步成形偏差补偿、激光点焊变形抑制等一系列新技术。 新技术突破了金属双极板堆叠的接触均匀性困境。 研制出全球首款400片115千瓦大功率车用电堆,实现燃料电池汽车全功率驱动,一次加氧,一口气可跑600公里。

在2019世界新能源汽车大会上,项目组研发的电堆技术震惊了所有人,被评为代表新能源汽车方向的八项前沿技术之一。 国内外知名汽车品牌企业纷纷来到位于临港的广州至臻考察并提出多方面的合作意向。

创新链的“第一步”

石墨聚氨酯板_石墨板_石墨板镀层

对于金属双极板而言,提出新结构和开发新产品只是长链创新的第一步。 高功率密度燃料电池薄金属双极板,根据论文项目绘制生产图纸; 搭载“交大”金属双极板电堆的新能源汽车加速从生产线走向高速公路。 赖新民与志同道合的朋友和同学们,依靠多年的科研项目创业,创立了北京至臻。

值得“庆幸”的是,公司发展之初,连续两年获得上汽集团燃料电池技术研究项目的稳定投资,鑫源动力大力配合。 同时,北京市教委和临港集团的持续支持,让这家员工不到10人的小型科技公司迅速成长为拥有80多名员工的成长型企业。 现在,该团队已建成年产50万片金属板的全流程生产线,占据国外氢能源燃料电池市场的一半以上。

“这只是中国氢能源燃料电池汽车发展的一小步。” 赖新民表示,中国汽车要想真正实现新能源汽车的角会,需要在多个零部件、材料、系统等方面有更大的创新。 突破。

新民报记者 马亚宁