電堆是電化學反應發生的場所，也是氫燃料電池的核心部件。助力新能源汽車大規模推廣應用，近日上海驥翀氫能科技有限公司對外宣佈，已成功研發具有自主知識產權的全國產化氫燃料電池電堆MH170，該產品具有單堆功率高、比功率密度高、壽命與可靠性高、量產成本低等優勢，可以滿足乘用車、大巴、物流車、重卡、特專車等不同車型的需求。
電堆是氫燃料電池系統裡技術難度最高的部分，其性能如何直接關係著氫燃料電池動力乃至整車性能的好壞。而從成本上看，電堆約佔氫燃料電池系統的一半，是氫燃料電池汽車裡單價最高的部件。
“由於技術的高壁壘和高投入，目前全球僅有少數大型車企和相關科研院所的創業團隊有專業電堆的產品工程開發能力。”驥翀氫能創始人付宇博士介紹，國內氫燃料電池產業近二十年來雖然有一定的技術積累，但發展速度較為緩慢，因此供應鏈各環節都很匱乏，目前能提供成熟金屬板電堆工藝開發和設備的供應商少之又少。
以電堆的重要組件——金屬雙極板為例，因為擁有質量輕體積小、結構強度高、量產成本低等優勢，考慮到車輛空間限制和批量製造便利性因素，近年來燃料電池金屬雙極板電堆被國內外車企寄予了厚望。但由於金屬在燃料電池酸性電化學環境下易腐蝕，若用耐蝕又導電性好的貴金屬作為金屬板的塗層，成本又難以滿足商業化應用要求。所以，如何兼顧導電性、耐腐蝕性和低成本的綜合要求，成為金屬雙極板研發亟待解決的一大行業難題，也成為燃料電池金屬雙極板電堆大規模推廣應用不可或缺的前提一個條件。
“金屬的導電性和耐腐蝕性是一個相矛盾的特性，僅僅有部分貴金屬可滿足性能要求，考慮到成本因素，將滿足條件的非貴金屬作為塗層，是最理想的解決方案。”付宇表示。
說起來容易做起來難。金屬板塗層對材料和工藝要求極高，豐田、本田等國際一流車企都尚未攻克此技術，受此影響目前金屬雙極板國產化程度也極低。明知山有虎偏向虎山行。驥翀氫能“逆行”的底氣源自多年來的積累和堅持不懈的努力。
從2001年開始就一直從事氫燃料電池研發的付宇，博士論文研究的正是金屬板表面塗層，此後又相繼參與了中科院大連化學物理研究所的氫燃料電池電堆科學研究與樣機開發、新源動力暨燃料電池及氫源技術國家工程研究中心的車用電堆產品工程化開發與批量驗證、愛德曼氫能源裝備有限公司與上海重塑能源有限公司的電堆技術國際合作與自主開發等工作，積累了較深的材料、工藝與裝備工程經驗。
20年持之以恆的致力於車用燃料電池電堆研發與產業化工作，第一發明人專利在領域內排名全國前三，如今付宇帶領著他的團隊交出了一張滿意的答卷：驥翀氫能自主研發的第一代車用氫燃料電池電堆——MH170，採用超高耐蝕導電非貴金屬塗層技術，成功解決了制約金屬雙極板產業化應用的核心技術難題。
電堆成本主要包括研發成本和材料成本兩大部分。通過自主研發和正向設計，驥翀氫能大大降低了研發成本。而在材料方面，“此前國外一些車企的金屬雙極板因為採用鍍金或鈦合金等材料，成本一直居高不下，”付宇告訴記者，採用了超高耐蝕導電非貴金屬塗層技術的MH170，材料成本極具優勢。此外，由於MH170電堆比功率密度高，達到同樣功率可以減少材料用量，而電堆裝配和雙極板生產又通過公司內部及金屬板產業鏈上的戰略供應商完成，因此，驥翀氫能的電堆產品較競品的成本降低了近一半，而且每一代電堆成本較上一代還可進一步降低30%-50%。
根據付宇提供的數據，以衡量汽車動力的比功率指標為例。目前市場上石墨板電堆的體積比功率通常在2kW/L以下，國產金屬板電堆的體積比功率在2.5-2.8kW/L，國際主流車企的電堆為3.1kW/L。驥翀氫能第一代電堆MH170達到了3.2 kW/L，在研的下一代電堆可達4.3 kW/L。這意味著什麼？“同樣體積大小的電堆，MH170提供的動力要遠超過市面上常見的成熟電堆產品。”付宇解釋。
不僅如此，該產品還在其他性能方面亦有著突出表現。比如，結構強度高、低溫自啟動能力強、量產工藝工序少。“汽車屬於工業產品，適用環境具有較高的複雜性，在車載高頻振動的路況下，結構強度不高的石墨板就容易造成電堆失效。MH170在設計上和工藝上都有很高的結構強度，保證了車用環境下的可靠性。”付宇舉例。
他介紹，驥翀氫能計劃今年下半年將第一代產品MH170推向市場，進行整車的實際壽命與可靠性運行評價，並在中試基地建成後於明年下半年量產，一期規劃產能為2000臺/年。該產品目前已經和國內兩家頭部整車廠和系統商形成合作。
“隨著第一代產品交付應用，驥翀氫能計劃2個月後上市升級版電堆產品，在單堆功率和比功率密度方面有望大幅提升，以適應更廣泛的應用場景。目前驥翀研發團隊已累計申報專利30餘項，未來MH系列氫燃料電池電堆將率先應用於大巴、物流車、重型卡車、特專車（垃圾車、清掃車）等，並在時機成熟時拓展乘用車市場，更好助力新能源汽車推廣應用。”付宇表示。
