出品 | 高工機器人
公眾號ID | gaogongrobot
作者 | 廖文清
2019年，隨著氫能產業第一次被寫入《政府工作報告》，“氫能時代”的大幕緩緩拉開。
在這場關乎國家汽車產業命運的燃料電池車商業化“追逐戰”中，因為李克強總理的實力站臺以及政策的強勢背書，氫能技術成為當之無愧的下一個產業風口，也吸引了一大批企業爭相佈局。
顯而易見，氫能源產業及氫燃料電池汽車產業正迎來高速發展時期，而中國氫燃料電池電堆產業鏈設備市場隨之水漲船高。
高工產研氫電產業研究所（GGII）在《中國氫燃料電池電堆生產設備行業調研分析報告（2019-2023年）》中的數據顯示，2019年中國氫燃料電池電堆產業鏈設備市場規模約10億元，其中膜電極生產設備佔比29%， 金屬雙極板設備市場規模佔比24%。市場規模佔比第三的設備為電堆活化測試臺，佔比約為13%。
作為燃料電池中最為核心的部件，膜電極被譽為燃料電池的芯片，其戰略意義不言而喻。正如全國政協副主席、中國科學技術委員會主席萬鋼所說：“燃料電池汽車的發展需重點突破膜電極、空壓機和儲氫罐的產業化。”
冬天裡的一把火
2019年被認為是氫燃料電池行業的元年。
與電動汽車“遇冷”不同的是，氫燃料電池汽車卻結結實實火了起來。
根據中汽協發佈的數據：2019年全年，以電動汽車為主的新能源汽車產銷分別完成124.2萬輛和120.6萬輛，同比分別下降2.3%和4.0%，為近十年來首次同比下降。
而中國燃料電池汽車在2019年產銷分別完成2833輛和2737輛，同比分別增長85.5%和79.2%。僅2019年12月中國燃料電池汽車產銷分別為1407輛和1400輛，佔全年產銷的五成。
雖然從絕對數量上來看，氫燃料電池汽車的產銷量與電動汽車還相距甚遠，但在汽車行業整體“入冬”的市場環境下，氫燃料電池帶來的火苗讓這個冬天多了一絲溫暖。
引爆這一輪產業熱潮的導火索，是 2018年5月國務院總理李克強的一次訪日活動。
當時，在日本首相安倍晉三的陪同下，李克強考察了位於日本北海道的豐田汽車公司相關零件工廠。 李克強在這裡看到了豐田的第一代氫燃料電池汽車MIRAI，並詢問了MIRAI和e-Palette概念車的續航里程等問題。
“中國氫能業的春天就要來臨。”不少人預測。
此次訪日之後，引發了眾多媒體和民眾對燃料電池汽車的關注，更催生了一批市場試水者：據悉，在2018年之前，國內從事氫燃料電池的企業只有不足百家，而到了2018年下半年，公司數量加了個“0”。
2019年，其火爆程度更甚之前。2019年3月15日，第十三屆全國人民代表大會第二次會議落幕，審議後的《政府工作報告》補充了“推動充電、加氫等設施建設”的內容。也意味著國家層面開始重視氫燃料電池汽車基礎設施的建設。
膜電極“卡脖子”問題
膜電極作為燃料電池的“芯片”，其質量決定了燃料電池的性能和壽命。然而膜電極技術自主化和產業化，一直是制約我國氫能產業發展的“卡脖子”難題。
據悉，膜電極的成本佔據燃料電池電堆的70%，佔據燃料電池動力系統的35%。長期以來，應用於燃料電池汽車市場的核心材料膜電極主要依賴進口。
這些年，隨著國內技術水平的不斷進步，越來越多的國產膜電極企業開始湧入行業，國產膜電極的分量正在不斷加重。有業內人士預測，2020年膜電極的國產化佔有率有望突破30%。
國產膜電極份額的增長在很大程度上得益於電堆自主化程度的提升，特別是2019年，國產自主品牌的電堆實現逆襲。
GGII統計數據顯示，2019年國內自主技術燃料電池電堆廠家出貨量有了明顯的增長，自主技術電堆功率出貨量佔比58%（統計範圍包含以系統形式出貨電堆數量，直通率以80%計），較2018年增長30.40%。
在這樣的背景下，國產膜電極也在加緊擴充產能。根據公開的數據，2019年國內共建成膜電極產線5條，總體規劃產能大於35萬平方米/年。截至2019年12月30日，國內在建膜電極產線2條，產能約為15萬平米/年。
“隨著膜電極技術進步，需求量提升，膜電極產線建設數量仍將保持增長。”GGII分析師認為。從市場規模來看，GGII預計，到2025年中國車用領域氫燃料電池膜電極市場需求有望達到23億元。
自動化助推燃料電池製備技術變革
在我國氫能源汽車發展中，有一個不可忽視的瓶頸就是成本高。而在影響成本的關鍵因素中，製造技術落後，雙極板等製造質量不穩定，直接造成了運維成本較高。
以燃料電池製備技術來看，高工氫電在調研中發現，國內燃料電池行業雖已發展多年，但是
膜電極產業化經驗至今尚未成熟，整體制備水平效率不高，多項工藝難點還有待突破。
不過，這種局面正隨著國產膜電極製備工藝的進步而逐漸改觀，尤其是一些國產膜電極設備企業的出現對於改進製備工藝起到了至關重要的作用。
2019年，隆深機器人開發出了全國首條氫能源膜電極自動化生產線。作為國內膜電極自動化產線第一家“吃螃蟹”的企業，在氫能設備自動化領域率先開局，這背後是隆深長達兩年的產線工藝探索。
據悉，早在2017年年底，因為一個偶然的機會，在給客戶解決人工貼合難題的過程中，隆深機器人開始接觸並瞭解氫能源，2018年5月開始佈局。目前，隆深氫能源膜電極自動化生產線已經應用在一些企業和科研單位中。
該產線包含漿料製備、碳紙疏水預處理線、CCM雙面直接塗布線/GDL塗布輥壓線、CCM裁切/邊框膜裁切/GDL裁切設備、MEA五合一/七合一貼合設備、尺寸檢測/瑕疵檢測/氣密性檢測設備等。
隆深機器人氫能源膜電極自動化生產線最大的特點就是實現了可柔性生產，且具備全自動化生產能力。這對於燃料電池製備技術來說，無疑是一次重大的變革。
“MEA全自動化生產線減少了生產過程人工參與，提高產品質量，保證了產品的一致性，其中塗布機解決了雙面直塗以及溶脹問題。”隆深機器人中南事業部總經理、氫能源板塊負責人丁彥春 說。
值得一提的是，國產膜電極塗布工藝在經歷了第一代“雙面轉印”與第二代“陰極直塗陽極轉印”之後，其工藝仍然有發展和提升的空間，而效率更高的雙面直塗工藝被認為是未來的主流方向，將會在1到2年內快速推廣起來。
與3C、汽車領域相對成熟的生產及工藝路線相比較，處於探索初期的氫能源設備自動化則更顯非標定製的難點，而隆深在“摸著石頭過河”的探索過程中體會得更為深刻。“MEA生產工藝，每一家都有所不同，行業內沒有形成一套標準工藝路線，大家都在嘗試。雙極板也是，甚至一些檢測設備都沒有相應的標準。”
萬億“蛋糕”和“氫城”佛山
有業內人士提出，2050年左右率先產業化的氫燃料電池汽車領域有望產生上萬億的市場空間，隨著應用領域的拓展，氫能相關產業成長空間廣闊。
從上游制氫、中游儲氫到下游應用，氫能源設備涵蓋的範圍很廣泛，而隆深機器人則主要從自身的優勢出發，重點佈局
MEA、雙極板、電堆等生產類設備以及燃料電池與系統的測試設備。
在萬億市場背後，隆深機器人在氫能裝備領域的佈局還得益於佛山氫能產業的快速發展。過去十年以來，作為傳統制造重鎮，佛山的氫能產業從零起步，已逐漸形成從制氫、儲氫、加氫到零部件、整車製造的完整產業鏈，並率先進行商業化示範，走在了廣東乃至中國氫能產業的最前列。
猶記得2019年12月30日，中車四方研製的氫能源有軌電車在佛山高明上線載客開跑，在這個標誌著世界首條氫能源有軌電車正式投入商業運營的上線儀式上，現為佛山市副市長的許國甚至喊出了：“站在能源革命的風口，未來已來，氫城佛山。”
國家發改委能源研究所副所長張有生說：“氫能在未來國家能源轉型中至關重要，佛山是我國氫能發展的先鋒，如何跨好氫能的第一步，就看佛山的了。”
截至目前，佛山形成了位於南海的廣東新能源汽車產業基地、位於高明的現代氫能有軌電車修造基地、位於雲浮的氫能產業研發生產基地三足鼎立的格局。
在全國被疫情陰霾籠罩、經濟生產遭受重創之際，佛山各區域氫能規劃陸續出臺、企業復工趕進度、氫能公交及加氫站投入運營等忙不停，給國內相對沉寂的新興行業打了一劑強心針。
GGII認為，從佛山南海、順德、三水、禪城等各區已投放、計劃投放及招標氫能車輛來看，佛山全市在2020年氫能車輛投放超1000輛應該問題不大。
而佛山在氫能產業的“高歌猛進”也進一步加強了隆深高層領導對氫能源的重視，為此，隆深機器人還專門成立氫能事業部，以期更好地佈局氫能裝備市場和產品，服務氫能企業。
丁彥春表示，客觀講，疫情對我們國家造成了很大的傷害，但任何事情都有兩面性，疫情的出現，也給了我們修煉內功的時間，同時因為進口產品無法按時交貨，這給了國產氫能企業機會，有些汽車整機廠把訂單給了國內氫能企業。
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