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生意社
燃料電池金屬堆力量崛起
//www.ttlthj.com.cn 2020-03-05 08:40:07 高工氫燃料電池
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  在石墨堆占據燃料電池市場主流之際,金屬堆力量已經悄然崛起。

  高工氫電調研梳理發現,現階段國內金屬堆力量主要分為三類:一是以豐田、Power Cell、Nuvera、愛爾鈴克鈴爾為代表的國外金屬堆生產商正瞄向中國市場,其中豐田、Power Cell的金屬堆已實現裝機落地,Nuvera金屬堆生產項目已在浙江杭州正式落地。

  二是本土崛起的以金屬堆為主營業務的電堆企業,以愛德曼、新研氫能、上海氫晨、明天氫能、國電投、上海驥翀、上??占淶繚囪芯克?、湖南振邦、上海氫源動力為代表,其中愛德曼斬獲浙江嘉善和佛山南海共236臺公交訂單(浙江嘉善50臺投入正式運營),明天氫能配套2臺氫能公交正式投入運營,國電投與中國中車聯合開發的氫能公交在寧波正式下線。

  三是本土崛起的采取“兩手抓”策略的電堆企業,以新源動力、氫璞創能、鋒源氫能等為代表。其中新源動力推出了第三代產品大功率金屬雙極板電堆??镠YSTK?-70,單堆功率85kW,電堆體積功率密度突破3.3kW/L;氫璞創能金屬堆產品與海馬汽車等車企展開合作,已經開發了第二代產品,主要瞄向乘用車市場。

  可以看到,國外先進技術的輸入、國內老牌力量的投入及新興企業的干勁正試圖改變國內石墨堆一統天下的格局,并初步取得了一定成績。

  不過,在發展初期,鑒于金屬堆技術及工藝并沒有很成熟,市場應用案例也不算多,業界仍然有諸多疑惑:①金屬堆應用于商用車,壽命問題解決了嗎?②金屬堆更適合用于乘用車?應用于商用車只是嘗試?③當前金屬堆是嘗試性的應用,還是會有持續性的市場需求?未來市場空間究竟多大,企業該如何抉擇?

  也許很多問題在現在這個階段還不好回答,因為缺乏充分的驗證,同時技術進步的力量也是難以估量的。但本著發展的眼光,率先展開深度探討是有必要的?;詿?,本文以實際案例為基礎,集合業內資深人士的主要觀點,以期給讀者有益的參考與借鑒。

  糾結點在于壽命

  金屬堆單堆功率高,體積小重量輕,低溫冷啟動能力強,適合批量化生產,假如壽命問題能夠解決,對于燃料電池汽車而言,無疑會是完美的選擇。

  不過,現實往往不盡如人意。高工氫電調查發現,在燃料電池汽車上的應用,相比于石墨堆,現階段金屬堆主要詬病于壽命與成本。金屬板表面改性耗時長、成本高,同時市場需求偏小未,難以實現批量化生產,導致金屬板比石墨板成本高出50%-80%。

  成本高還不是主要制約因素,因為一旦規?;⒄購?,成本降低是遲早的事,未來比石墨板成本更低也不是不可能。相對而言,業內更為關注的是,金屬堆壽命能否有較大的突破,比如從5000小時突破至1萬小時、1.5萬小時乃至更高,這才是其能否批量應用的關鍵。

  目前還沒有人能夠為金屬堆壽命下結論,主要原因一是缺乏充分的驗證,二是涂層材料與技術能否有巨大突破不好判斷。而不下結論,并不代表不能去探索嘗試,也不代表不能突破向前。這就是為什么世界上最好的電堆技術掌握在車企手里,這些車企基本都支持金屬堆路線,同時國內也已經有一批企業堅定地選擇了金屬堆作為主營業務。

  在他們看來,金屬堆是未來發展趨勢,如果成熟了可以快速地取代石墨堆在交通領域的應用,只是需要一個過程而已。

  “石墨單堆很難做大功率,做到50-60kW再往上就比較少了,而金屬單堆輕松可以做到100 kW以上?!幣患胰劑系緋仄笠蹈卟閭孤時硎?,金屬堆在交通領域應用應該是很廣泛的,像很多人認為金屬堆適用于乘用車,石墨堆適合用于空間大的商用車,其實不然,比如長途重載這類車很大,但留給發動機的空間也較小,需要更多的載貨空間。

  事實上,很多選擇金屬堆路線的企業并不是盲目地看好金屬堆的優點而忽視其缺點,他們對于金屬堆壽命的判斷,有基于對技術深刻認識的專業分析。

  上海驥翀創始人付宇表示:“影響金屬堆壽命的一個是材料體系,一個是工況。材料體系只要突破涂層技術,整個金屬板的壽命達到下游應用的需求沒問題,我認為隨著未來材料體系的提升,是可以達到1萬小時壽命的。另外,現階段對金屬堆壽命測試是在乘用車工況下測的,工況很復雜,在其他相對簡單的工況下,金屬堆壽命也可以相應延長?!?/p>

  愛德曼CEO龔靖則提醒道:“不應該簡單比對石墨堆和金屬堆的壽命,就說誰壽命長誰壽命短,因為影響燃料電池系統壽命的不僅僅是電堆,更取決于整個系統和控制策略??唇鶚舳咽倜降追環銑盜疽?,要看在車上實際跑的效果及耗氫量的多少?!?/p>

  “壽命驗證是一個挺漫長的過程,目前金屬堆驗證沒有石墨堆驗證充分,所以可能就會有質疑?!斃略炊ψ芄こ淌π系っ羧銜?,但通過突破材料體系,以及改善電堆問題,包括后續的操作條件、方法等,我認為極大提高金屬堆壽命是有希望的。不能一刀切地認為金屬堆只適用于乘用車而不適用于對壽命要求較高的商用車,只要性能與成本符合,都是有可能的。

  企業心態與選擇

  基于突破金屬堆壽命難關的信心,金屬堆力量在不斷壯大。從目前的金屬堆“隊伍”來看,既有實力雄厚的央企國家電投和軍工企業上??占淶繚囪芯克?,也有燃料電池“老將”新源動力和氫璞創能,更有沖勁十足的新勢力愛德曼、新研氫能、上海氫晨、上海驥翀等。

  其中愛德曼產品已經實現批量裝機應用;新研氫能獲得了首航節能的資本入股,批量生產線即將投產;上海氫晨獲得了申能能創的A輪戰略投資;上海驥翀也獲得了占據燃料電池系統市場頭部地位的重塑科技的投資。

  一系列跡象都表明,金屬堆市場前景被看好。與此同時,豐田、Power Cell、Nuvera、愛爾鈴克鈴爾等國際金屬堆領先企業正在滲入中國市場,必將促進國內金屬堆市場的競爭與進步,正如當初巴拉德率先進入中國市場一樣。

  從這些企業的戰略抉擇來看,主要分成兩類:一是跟隨國際主流車企堅定金屬堆路線,以金屬堆為主營業務,缺乏需求就憑借技術實力創造需求,以搶占發展先機。這類企業不僅看好金屬堆在車用市場的應用,認為在無人機、備用電源、固定式發電等諸多領域也將有很好的應用。面對國際領先金屬堆企業的進入,也持良好競爭心態。

  眾所周知,采用模壓工藝的石墨板可以提高產量、降低成本,加之備用電源、固定式發電站等應用領域對電流密度要求不高,運行工況也不會像車輛那樣復雜,所以比較適合石墨堆的應用。但在市場發展初期,各種可能性都是有的,金屬堆企業也不會輕易放棄這塊市場。

  “針對這些領域的應用需求,我們可以用不同的基材不同的涂層,也可以選擇低成本的材料方案。同時在這類工況下,金屬堆的壽命也可以延長。目前這塊市場也處在發展初期,還沒有真正確定下來,金屬堆也是很有機會的?!幣患醫鶚舳啞笠蹈卟慍?。

  二是依客戶需求而定,近幾年石墨板仍然是市場主流,但金屬板在近幾年必然也會有嘗試應用,后續一旦突破可能需求量會快速攀升,此時先投入做好技術儲備?!傲絞腫ァ輩皇苊獾ヒ徊肪赫縵盞暮貌唄?,但這僅限于能夠承擔較大研發投入的企業。

  氫璞創能銷售總監趙亮表示,石墨堆和金屬堆都會有自己的應用場景,要看各自技術的成熟度及具體的細分市場。目前整個技術水平,石墨堆是領先的,接下來的3-5年也會是主流應用,但不排除商用車帶動乘用車發展起來后,金屬堆市場需求會快速提升。

  “氫璞創能在行業里摸爬滾打十多年,經歷了行業的起起伏伏,所以非常清楚不能武斷下結論,在不同的時間節點及不同的細分市場,得出的結論都有可能不一樣?!閉粵了?,基于這樣的考慮,公司同時布局碳基復合板電堆和金屬板電堆。

  鋒源氫能技術總監袁蘊超透露:“客戶希望燃料電池系統采用何種電堆,是有自己的需求的。石墨板可能在壽命表現上更好點,認為更適用于長壽命商用車;金屬堆體積小、功率高,更希望用于乘用車上。當然也有客戶希望將金屬堆用在商用車上,每家客戶的選擇會不一樣,我們的產品開發會依據客戶需求而定?!?/p>

  客觀來看,金屬堆是正處于打磨過程中的產品,還需要很多的測試驗證,需要很多的積累,才能成為足夠成熟的產品。也正是因為不成熟,才給了眾多企業運用技術去創造市場的可能性,這份“創造”對于處于發展初期階段的燃料電池行業而言,彌足珍貴。

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