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华体会在线登录入口:霸占燃料电池轿车中心技能交大耗时15年完成双极板工业化
发布时间:2022-12-09 09:16:41 来源:华体会地址 作者:华体会电子

  打破要害中心技能的诀窍是什么?来新民以为,根底研讨的立异策源、与工业界协作的工程实践,是高校科研成功的两宝。

  以氢气为动力的燃料电池轿车已进入商业化阶段,有望成为未来轿车的主力军。怎么把这种新动力轿车的中心部件把握在自己手里?荣获2019年度上海市技能创造奖特等奖的“高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精细制作技能”项目,给国人带来了喜讯和启示。

  双极板是燃料电池的中心部件之一,上海交通大学科研团队通过15年研制,与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业协作研制出了具有自主知识产权的金属双极板。这种选用“两板三场”结构规划的双极板是世界创始,其功用指标到达世界先进水平。由国产双极板串联层叠组成的车用电堆,功率为115千瓦,处于世界“领跑”位置,完成了燃料电池轿车的全功率驱动。

  “研制燃料电池的人要有情怀,在看不清市场前景的情况下,也不能抛弃。”作为项目榜首完成人,上海交大机械与动力工程学院来新民教授慨叹道。燃料电池以氢气、空气中的氧气等为质料,在催化剂效果下通过化学反响产生电流,排放的是水,不会构成空气污染。业界普遍以为,加注氢气的燃料电池轿车是轿车未来展开的一种“终极形状”。与纯电动轿车比较,燃料电池轿车的加注时刻很短,续航路程更长,环保功用更优。然而在各种新动力轿车中,燃料电池轿车的商业化进程较慢,市场前景长期以来不太清楚。

  早在2005年,来新民就开端带领团队研制燃料电池双极板。在“15年磨一剑”进程中,他们遇到过许多技能应战,也一度因看不清燃料电池轿车的展开前景而感到困惑,但他们挑选了坚持,一直没有改动研讨方向。

  从2017年起,我国、日本、韩国、欧盟和美国相继发布了氢能展开规划。依据我国政府规划,到2030年,国内燃料电池轿车将到达百万辆规划。依据上海市政府规划,到2025年,上海要构成系列化燃料电池电堆产品,燃料电池轿车技能同步世界水平,全工业链年产值破1000亿元,建成加氢站50座,乘用车不少于2万辆、其他特种车辆不少于1万辆,在公交、商用大巴、物流车等前期试点根底上扩展演示规划;到2030年,上海燃料电池轿车技能和制作总体上要到达国外平等水平,全工业链年产值打破3000亿元,带动全国燃料电池使用产品多元化使用。

  怎么完成我国氢能蓝图、打造上海工业高地?研制燃料电池的要害中心技能是必经之路。作为中心部件,双极板占电堆体积的80%,承载着氢气场、氧气场、冷却液流场“三场”的传输和导电功用。在厚度仅为1毫米左右的金属双极板上,散布着鳞次栉比的流道,精度到达微米级,氢气、氧气、冷却液就在这些流道里传输,产生美妙的电化学反响。近年来,日本、欧洲企业研制出钛合金双极板,替代了传统的石墨双极板。假如我国企业无法制作这种部件,国内轿车企业就只能依靠进口。

  打破要害中心技能的诀窍是什么?来新民以为,根底研讨的立异策源、与工业界协作的工程实践,是高校科研成功的两宝。

  日本、欧洲企业出产的金属双极板都选用“三板三场”结构规划,即用阳极板、隔板、阴极板将氢气场、氧气场、冷却液流场离隔。能否简化这种结构,去掉隔板,改为“两板三场”?在研制前期阶段,交大团队提出了这一原创设想。“三块板的用料比较多,不只增加了本钱,并且重量也重,这样就会影响燃料电池的功率密度。”特等奖项目第六完成人、上海治臻总经理蓝树槐博士解说说。

  为完成“两板三场”的设想,交大团队展开了持续数年的根底研讨,提出“层越规划”等多个原创性理论,让氢气、氧气等气体从进口共用管道进入分配区后,能自行翻过流场,然后省去中心的隔板。通过三代12款双极板研制,“两板三场”结构不断改进,已得到充沛的工程验证。现在,沪研双极板的厚度在1毫米以内,功率密度超越3千瓦/升,到达世界抢先水平。

  资料方面,交大的技能途径也异乎寻常。日本、欧洲企业用钛合金替代传统的石墨,而我国缺钛,所以交大团队拟定了“不锈钢+复合涂层”计划。通过多年探索,他们创造晰钛、铬、氮、碳等多元复合涂层,层数有二三十层之多,每一层的工艺各不相同。因为非常细密,复合涂层的厚度在100纳米以下,具有高耐蚀、高导电功用。经测验,其触摸电阻和腐蚀电流明显优于国外先进涂层,还通过了车用5000小时寿数查核。

  在原创性研讨的根底上,交大团队从2009年起与上汽集团、新源动力协作,施行了接连5期的燃料电池技能攻关项目。2015年,国内榜首辆选用金属双极板的燃料电池轿车在上汽面世。迄今为止,这个产学研协作团队已获我国创造专利授权37件,请求PCT(专利协作公约)专利5件,编制国家标准13项。

  交大团队兴办企业,完成从科研到工业的转化,也是他们成功的一个原因。2016年3月,上海治臻新动力配备有限公司在临港树立,成为国内榜首家专心于金属双极板研制与制作的企业。这家企业的天使出资来自上汽创投,交大将10件双极板中心专利转让给企业,让这些创造成果在工业化道路上发挥出更大的价值。

  上海治臻由上海交通大学科研团队建议树立,是国内抢先的燃料电池金属双极板供货商,公司具有彻底自主知识产权,专心于低本钱、高功用的燃料电池金属极板工业化,开发了燃料电池金属极板流场规划、精细成形、高速焊接、高功用涂层等先进技能。公司具有多项专利技能和国内一流水平的研制团队,并打造了完好的燃料电池金属极板出产线。

  作为公司总经理,蓝树槐曾是交大教师。为了全身心投入工业化作业,他没有挑选停薪留职,而是辞去了交大作业。“办企业和做科研是两回事。”谈及自己的辞去职务创业,蓝树槐说,“假如我上午在交大上课,下午去公司作业,这种状况是不行持续的。”

  在上海市科委和临港集团的持续支持下,上海治臻2017年建成了国内首条具有自主知识产权的燃料电池金属双极板出产线万片以上,成为国内最大的金属双极板供货商之一。冲压、焊接、涂层、密封、查验……在公司出产车间,解放日报·上观新闻记者观看了整个出产流程,这些国产双极板已使用于国内10家整车制作企业。估计2021年6月,第二条年产数百万片的出产线将建成,满意日益增长的燃料电池市场需求。

  上海治臻树立后,交大团队培育的研讨生也有了好去处。现在,公司有结业于交大的4名博士和2名硕士。“我读研讨生时,一直在研讨金属双极板。”姜天豪博士告知记者,“结业后来治臻作业,让我完成了从学习到作业的无缝对接,立马就能学以致用。”据了解,公司将持续招聘来自各地高校的博士和硕士,扩大高水平研制部队,为进一步提高金属双极板功用和开拓市场使用奠定根底。