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上海技术发明奖|为氢能汽车“心脏”贡献“中国计划”

时间:2020-06-06来源:未知 作者:新能源电动汽车价格点击:
奖项:2019年度上海市手艺发现奖特等奖项目 名称:高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化周详制造手艺 目前,氢能和燃料电池汽车的增长已经成为全球共识。中国还将燃料电池汽车列为该国的新能源增长战略。据估计,到2030年年产量将达到100万辆。 如果传

  奖项:2019年度上海市手艺发现奖特等奖项目

  名称:高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化周详制造手艺

目前,氢能和燃料电池汽车的增长已经成为全球共识。中国还将燃料电池汽车列为该国的新能源增长战略。据估计,到2030年年产量将达到100万辆。

如果传统汽车的“心脏”是一个动员机器,那么氢燃料电池汽车的“心脏”是一个由双极板和膜电极堆叠而成的燃料电池堆。自2005年以来,上海交通大学一直在开发“用于高功率密度燃料电池的薄金属双极板”。到目前为止,公司已经开发了六代具有自主知识产权的产品,掌握了“全过程链集成”的关键自主聚焦技术,并为氢能汽车的“心脏”提供了“中国计划”。上海智振新能源设备有限公司是与SAIC等合作建立的产业化平台,落户上海保税区临港新区,实现大规模生产,并向国内重点主机厂和电力桩企业供货。

今天,这种薄、轻、小的金属板及其全套精密制造技术被授予2019年上海工艺探索奖。

  立异“两板三场”构造,引爆全球燃料电池行业

这不是车牌吗?任何一个第一眼看到这个40厘米长、10厘米宽的金属板的人都会有这样的想法。然而,如果你再看看它,你会发现它的突出特点——。在厚度不超过1.2毫米的金属板上雕刻70-80个流道,每个流道长约40厘米,距离不高于400微米。400多个这样的金属双极板被堆叠以形成高功率密度燃料电池堆。

燃料电池堆是汽车制造的重点,双极板占电池堆体积的80%。过去,大多数相关企业采用“三板三场”布局,但即使是业内最薄的双极板也只有2.1毫米厚,很难将数百块极板装入前舱。上海交通大学机械与动力工程学院来到新民教授研究小组,重点是“两个板块,三个领域”的布局。结果,双极板的厚度只有1毫米。

然而,要“减薄”这块板并不容易。赖新民说,以前每个人都必须使用三块金属板的原因是金属板需要在不相互干扰的情况下承载氢、氧和水的三个流场。去掉中间的一层隔板后,有必要在一个统一的空间里让不同的材料通过结构创新走自己的路。设计难度可以想象。

自2005年以来,上海交通大学、新源电力和SAIC集团组成了联合研究团队。最后,在2008年,他们推出了“双极板和三场”金属双极板,不仅将单个极板的厚度减少了52%,还将电池堆的功率增加到原始值的2.4倍,并成功地将400个电池堆放置在汽车的前舱中。

“两板三局”结构直接“引爆”了氢能燃料电池行业。在2019年世界新能源汽车大会上,由项目团队开发的电堆被评为代表新能源汽车趋势的八大前沿技术之一。国内外知名汽车企业来上海考察,提出各种合作问题。

  从选材到制造工艺,没有经验借鉴一点点走通了

对于金属双极板来说,提出新结构只是漫长创新链的第一步。有无数的“路障”等着他们去制造能支持汽车行驶数百公里的燃料电池。

氢燃料电池需要在充满“矛盾”的场景中工作。——应具有高导电性和抗侵蚀性。应该选择什么样的材料来让研究人员突破他们的大脑。"没有以前的经验可以借鉴,只有旧的方法可以用来做一点小小的试验。"最终,由该团队开发的涂有多组分复合涂层的电池组成为中国第一个通过车辆5000小时寿命检测的电池。换句话说,在运行10年后,动员机器不会崩溃。

在继续解决技术难题的同时,上海智振建立了一套完整的金属双极板制造工艺系统。在临港的生产车间,像镜子一样光滑的不锈钢线圈变成了手风琴状的电堆。在镀膜车间,成排的成型和焊接的极板“排成一行”进入磁控溅射镀膜室,有十多个腔体。一分钟后,数十层致密的复合膜被涂覆。

  幸运背后,是上海这座城市对立异的崇尚与盼望

拿着特等奖证书,赖新民不禁回忆起十多年前他的梦想是什么时候开始的。展望未来氢燃料电池汽车的发展机遇,他的同事和学生们与智同志一起开创了自己的事业。万事开头难,但他们“幸运地”获得了SAIC为期五年的燃料电池技术研究项目的免费投资。在他看来,幸运的背后是上海相反的钦佩和渴望。

15年来,上海市科委不断加大对该项目的研发投入。临港集团也全力支持上海智真从一个10人以下的小公司发展到80人以上。现在,公司已经建成了年产50万块金属双极板的全流程生产线,占据了国内氢燃料电池市场一半以上的山川。

"对于氢燃料电池汽车在中国的发展来说,这只是一小步."赖新民说,如果中国汽车想要在弯道超车,它们仍然需要在许多部件、材料和系统上突破。团队成员希望在不久的将来,氢燃料电池汽车的坏习惯将会效仿:只需要3到5分钟就可以添加氢,600公里没有“呼吸”。(作者:沈旭沙)

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