GGII:模壓石墨複合板將在下半年迎來爆發期?

雙極板在燃料電池電堆的質量、體積和成本中佔據著重要地位,因此,不斷提高雙極板製造技術對於減小燃料電池電堆質量與體積、降低燃料電池電堆成本具有重要意義,對於現階段以石墨雙極板電堆為主的國內燃料電池企業來說更是如此。


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美國能源部的研究數據顯示,當燃料電池的生產規模由 1 萬套/年增長至 50 萬套/年時,質子交換膜和氣體擴散層成本仍舊會隨著規模擴大而降低,但此時電堆成本主要由電極催化劑和雙極板的材料用量及價格決定,這與技術及工藝水平密切相關。


從高工產研氫電研究所(GGII)對全國主要氫燃料電池電堆及系統企業調研情況來看,中國氫燃料電池電堆以石墨雙極板為主,單堆額定功率基本都在30kW以上,且主要面向商用車領域。


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一直以來,國內規模化量產的石墨雙極大多采用CNC加工工藝,2019年CNC加工的石墨雙極板市場佔比達到90%以上,這項工藝在技術上已經越來越成熟。


然而,由於 CNC機加工藝製作過程複雜,加工週期較長,加工成本佔雙極板整體成本的60%以上,CNC機加工藝石墨雙極板在降本方面已經接近天花板。


“如果能達到1萬片以上的採購需求,公司的單片雙極板的價格可以做到100元以內(一組200元以內)。”國內一家知名石墨雙極板企業的市場負責人告訴高工氫電,在當前的條件下,機加石墨板的降本空間已經不多了。


機加工藝接近降本的天花板,是否就意味著模壓石墨板的上場的時間的已經到來?


事實上,與機加工石墨板相比,模壓石墨板最大的優勢在於耗時短、效率高,更符合燃料電池商業化大批量生產的要求。


按照模壓石墨板選材的不同,模壓石墨板又分為膨脹石墨模壓雙極板、聚合物-碳複合雙極板和石墨/金屬雙極板3種不同的類型,前兩種石墨複合板都是以石墨為主要基材,石墨/金屬複合板則是採用一面用金屬、一面用石墨的特殊工藝。


“模壓複合石墨板,需要通過優選合適的原材料和連續模壓成形工藝來提高雙極板的應用性能,並以此提高生產效率,降低生產成本。”國內一家電堆企業的技術負責人告訴高工氫電,要做好模壓複合板,就必須掌握材料和模壓的核心工藝。


就聚合物-碳複合雙極板來說,導電石墨粉和樹脂類型及其配比都是各家公司的不傳之秘,在電導率和機械強度的設計方面也需要做出一定的權衡。


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“石墨粒子的大小和分佈及其與樹脂結合形成均勻混合物的能力對雙極板的導電率有較大影響。”武漢雄韜氫雄總工江洪春認為,模壓複合石墨板在量產過程中需要攻克材料和模壓的核心工藝,這些都需要經驗的積累。

值得一提的是,由於模壓複合石墨板路線融合了較為複雜的材料和工藝,需要對燃料電池有較為深刻的理解,因此,國內聚焦模壓石墨板工藝的企業基本都是電堆廠商,真正的石墨雙極板企業卻很少押注這條工藝路線。


高工氫電在調研的過程中瞭解到,除了已經實現規模化應用的國鴻氫能(源自巴拉德技術工藝),目前國內主要石墨板電堆廠商也已經在儲備模壓複合石墨板的量產技術。國內超3家以上的知名電堆企業在準備量產計劃,新源動力的石墨/金屬複合雙極板早已實現批量裝堆。


“模壓石墨複合板是未來趨勢已經成為業內共識,預計下半年到明年將有一個小的爆發。”國內一家燃料電池企業高層坦言,公司的模壓複合石墨板已經能達到量產狀態的要求,一旦市場形成規模化需求,模壓複合石墨板電堆將會迅速鋪向市場。


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