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摘要：雄韜集團(tuán)作為新能源堅(jiān)定的推動(dòng)者，作為能源行業(yè)的一個(gè)老兵，我們相信燃料電池大有可為。

“雄韜集團(tuán)作為新能源堅(jiān)定的推動(dòng)者，作為能源行業(yè)的一個(gè)老兵，我們相信燃料電池大有可為，在此也呼吁產(chǎn)業(yè)鏈的上下游合作伙伴能夠多層面深度協(xié)作，各區(qū)域能夠協(xié)同發(fā)展，在政府政策保駕護(hù)航下，大家能夠同頻共振、互利共盈、攜手前行，一起書寫氫能發(fā)展的新篇章。”雄韜股份副總裁陳宏博士在2022（第四屆）高工氫電產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上致辭道。

雄韜股份是一家擁有遠(yuǎn)大“氫”想的公司，更是一家腳踏實(shí)地的公司。在本屆峰會(huì)上，雄韜股份旗下兩家公司雄韜氫瑞研發(fā)總監(jiān)祁鶴博士和雄韜氫雄高級(jí)工程師/研發(fā)副總監(jiān)黃易元分別深入剖析了膜電極及燃料電池系統(tǒng)的發(fā)展痛點(diǎn)，并給出了相應(yīng)的解決方案，展示了深厚的研發(fā)技術(shù)實(shí)力。他們還分析了接下來的技術(shù)開發(fā)方向，正在攜手合作伙伴一起向前邁進(jìn)。以下是演講發(fā)言實(shí)錄：

陳宏：繪制氫能藍(lán)圖的三點(diǎn)思考


經(jīng)過幾十年持續(xù)的研發(fā)，燃料電池技術(shù)得到了突破性的進(jìn)展。隨著氫能的能源屬性逐步明確，新一輪燃料電池發(fā)展浪潮正在來臨。今年1-6月，國(guó)內(nèi)各級(jí)政府發(fā)展政策支持有兩百余項(xiàng)，氫能產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展的重大機(jī)遇，燃料電池正從小規(guī)模示范轉(zhuǎn)向大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。

如何繪制這張壯麗的氫能藍(lán)圖，有待于產(chǎn)業(yè)上下各方的努力和協(xié)同發(fā)展。今天我想借此機(jī)會(huì)就如何跨界協(xié)同，助力氫能產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展，跟大家分享三個(gè)方面的思考：

第一，技術(shù)引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)提速。燃料電池的真正技術(shù)難點(diǎn)是缺乏產(chǎn)品化的技術(shù)，關(guān)鍵還是產(chǎn)品技術(shù)的成熟。我們不缺實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)，我們?nèi)碑a(chǎn)品化的技術(shù)，產(chǎn)品化技術(shù)就是保質(zhì)、保量，在特定條件下給出一個(gè)成熟的產(chǎn)品出來，這是需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)界去突破的。

第二，多方降本，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。雖然氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)提速，但仍然存在加氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)缺乏、成本偏高、依賴進(jìn)口這三個(gè)瓶頸。從成本來看，工業(yè)化產(chǎn)品的降本途徑在于規(guī)模降本、國(guó)產(chǎn)化替代降本及創(chuàng)新工藝技術(shù)降本。

今年雄韜氫瑞宣布A1系列電堆降至999元/kW，預(yù)計(jì)到2025年率先突破500元/kW的大關(guān)。我們堅(jiān)持從市場(chǎng)出發(fā)，從客戶角度出發(fā)，為行業(yè)去著想，運(yùn)用領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)去驅(qū)動(dòng)降本。我們也希望協(xié)同行業(yè)的伙伴們一起努力，讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈更快地去達(dá)到降本的目標(biāo)。

第三，“合而不同，百花齊放”才是一個(gè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的生態(tài)。未來技術(shù)國(guó)產(chǎn)化是必經(jīng)之路，目前國(guó)產(chǎn)化并沒有很好地與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。針對(duì)技術(shù)的突破，我們認(rèn)為還是要落實(shí)到應(yīng)用場(chǎng)景里去，所以希望產(chǎn)業(yè)鏈上下游不要走太多同質(zhì)化的道路，可以從不同的應(yīng)用場(chǎng)景去設(shè)計(jì)，能成長(zhǎng)為各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，乃至于不同應(yīng)用場(chǎng)景的龍頭企業(yè)。

雄韜集團(tuán)作為新能源堅(jiān)定的推動(dòng)者，作為能源行業(yè)的一個(gè)老兵，我們相信燃料電池大有可為，在此也呼吁產(chǎn)業(yè)鏈的上下游合作伙伴能夠多層面深度協(xié)作，各區(qū)域能夠協(xié)同發(fā)展，在政府政策保駕護(hù)航下，大家能夠同頻共振、互利共盈、攜手前行，一起書寫氫能發(fā)展的新篇章，為人類生存環(huán)境改善貢獻(xiàn)一份力量。

祁鶴：膜電極的發(fā)展及在氫燃料電池中應(yīng)用


根據(jù)國(guó)家政策以及整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)分析，2020-2025年是整個(gè)氫能行業(yè)的起步階段，從2026到2030年這后面的五年，可以看到整個(gè)氫燃料電池汽車銷售預(yù)測(cè)會(huì)呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)，與此相對(duì)應(yīng)的電堆以及膜電極的市場(chǎng)需求，也會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。這是很大的機(jī)遇，同時(shí)也是很大的挑戰(zhàn)，對(duì)膜電極這個(gè)作為核心發(fā)電的零部件也提出了很高的要求。

縱觀近幾十年間的技術(shù)發(fā)展歷程，起初膜電極處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，性能偏差、成本偏高，主要來源于各個(gè)零部件技術(shù)的不成熟以及工藝的不成熟。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，膜電極技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，無論是功率密度還是鉑載量都有了顯著的進(jìn)步；從質(zhì)子交換膜到陰陽極催化劑到制備工藝，都有了很大的突破；之前的膜電極制備工藝還是GDE，現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)CCM的雙面直涂和膜電極卷對(duì)卷貼合封裝。

根據(jù)對(duì)未來行業(yè)的發(fā)展研究，下一代膜電極（可能也就是在未來幾年）成本會(huì)從現(xiàn)在的600元/kW降到300元/kW，性能有望突破2W/cm2 ，Pt總載量0.1mg/cm2。耐久性方面，膜電極2萬小時(shí)也不一定夠。在不久的將來，會(huì)對(duì)膜電極及整堆的耐久性提出更高的要求，比如4-5萬小時(shí)。制備工藝方面也會(huì)有很大的改動(dòng)和突破，激發(fā)催化劑和整個(gè)膜電極的潛力。

膜電極評(píng)估從性能和耐久來展開，這也是下游應(yīng)用繞不開的兩點(diǎn)。膜電極制備后，要進(jìn)行活化，潤(rùn)濕膜電極，建立電子、質(zhì)子、氣體、液體的傳輸通道，然后電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高膜電極電化學(xué)性能，再進(jìn)行膜電極性能測(cè)試，同時(shí)對(duì)電壓損失進(jìn)行分析，進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。還有對(duì)于膜電極本身的催化活性和內(nèi)阻、離子電阻、雙電層電容等做進(jìn)一步的考量，包括微觀的電化學(xué)性能分析。還需要強(qiáng)調(diào)一下加減載測(cè)試，這也是整車系統(tǒng)比較關(guān)注的一點(diǎn)，即膜電極能不能響應(yīng)整車快速加減載應(yīng)用的需求。

對(duì)膜電極性能評(píng)估之后，還要對(duì)耐久性進(jìn)行評(píng)估：對(duì)各個(gè)零部件、催化劑表征的耐久評(píng)估，包括質(zhì)子交換膜的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能穩(wěn)定性等；對(duì)循環(huán)壽命進(jìn)行測(cè)試，會(huì)模擬在車上的工況，在測(cè)試臺(tái)架上對(duì)膜電極進(jìn)行耐久的預(yù)測(cè)。如果不去預(yù)測(cè)，直接上堆到系統(tǒng)或者是整車上，耐久出了問題，會(huì)導(dǎo)致成本很高。

有時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)，膜電極在這款電堆或者某個(gè)工況條件下，性能表現(xiàn)很好，但是到了另外一個(gè)環(huán)境或者是電堆里，它的性能和耐久就會(huì)發(fā)生很大的變化。所以我們也會(huì)研究膜電極的干濕狀態(tài)，這很影響膜電極的性能和耐久。膜電極的干濕狀態(tài)一部分受自身的設(shè)計(jì)影響，同時(shí)也會(huì)受到極板的流暢程度以及工況運(yùn)行條件的影響。

膜電極的水淹會(huì)造成電堆性能不可靠、難重復(fù)以及難預(yù)測(cè)這些現(xiàn)象。膜電極水管理對(duì)于膜電極和整堆層面而言非常關(guān)鍵?，F(xiàn)在常用的手段有直接觀察，主要應(yīng)用于研發(fā)階段會(huì)比較多；在整堆和系統(tǒng)層面，會(huì)通過壓降監(jiān)測(cè)和內(nèi)阻監(jiān)測(cè)兩者結(jié)合，對(duì)整堆的干濕情況進(jìn)行監(jiān)控。

雄韜在整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上從上游到下游都有所布局，從制氫、加氫站到中游的膜電極、電堆、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)都有涉及，包括到下游的各種車的應(yīng)用場(chǎng)景?，F(xiàn)在雄韜氫瑞已經(jīng)推出的產(chǎn)品有幾款：一是A系列的石墨板電堆，現(xiàn)在A1是已經(jīng)推出的，目前有了疊加一些新技術(shù)進(jìn)去的“升級(jí)版”，屬于量產(chǎn)產(chǎn)品，A2是正在研發(fā)的更大功率的石墨板電堆；二是W系列是金屬板電堆，W1.0金屬板電堆已經(jīng)發(fā)布；三是針對(duì)備用電源、叉車等小功率的應(yīng)用場(chǎng)景，也會(huì)給電堆做一些系統(tǒng)的配套工作。

黃易元：精心沉淀，構(gòu)建燃料電池系統(tǒng)技術(shù)壁壘


雄韜氫雄經(jīng)過4-5年的產(chǎn)品開發(fā)和迭代，總結(jié)了燃料電池系統(tǒng)開發(fā)的幾個(gè)痛點(diǎn)：

1、整車匹配困難?，F(xiàn)在的燃料電池系統(tǒng)和整車廠家是分離的狀態(tài)，而燃料電池系統(tǒng)只是作為整車系統(tǒng)的一個(gè)單元，對(duì)于整車來說同一款車型會(huì)匹配不同廠家的系統(tǒng)，系統(tǒng)邊界技術(shù)參數(shù)比較明確，但對(duì)于不同的燃料電池系統(tǒng)廠家來說，詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)就變得比較模糊；

2、由此引發(fā)第二個(gè)痛點(diǎn)是對(duì)零部件的特性選擇比較模糊，我們更多把握住了零部件的邊界條件輸入，對(duì)零部件的優(yōu)勢(shì)條件模糊了；

3、對(duì)系統(tǒng)輸出目標(biāo)不明確，我們認(rèn)為不同的場(chǎng)景、不同的車型，這個(gè)系統(tǒng)輸出目標(biāo)應(yīng)該有所不同；

4、系統(tǒng)的成本邊界不清晰，現(xiàn)階段燃料電池還處于一個(gè)示范應(yīng)用推廣階段，跟燃油車的成本是無法進(jìn)行比擬的，當(dāng)前階段我們到底是為了保全性能犧牲成本，還是在成本和性能方面做取舍，這是值得我們?nèi)ニ伎嫉模?br />
5、基于現(xiàn)在的一個(gè)商用車應(yīng)用場(chǎng)景，我們認(rèn)為系統(tǒng)耐久評(píng)價(jià)方式不太可靠，包括零部件的評(píng)價(jià)、電堆的評(píng)價(jià)，以及整車的運(yùn)營(yíng)工況和系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)營(yíng)工況是不一致的。對(duì)此，雄韜氫雄始終圍繞著市場(chǎng)、研發(fā)、運(yùn)營(yíng)思路，去迭代開發(fā)產(chǎn)品。

基于上述痛點(diǎn)，雄韜氫雄制定了現(xiàn)階段的開發(fā)方向：

1、要做高集成度、高功率密度的系統(tǒng)，從系統(tǒng)層級(jí)倒逼零部件層級(jí)，去做零部件的優(yōu)化?；谏逃密嚨膱?chǎng)景，同時(shí)做其他車型和其他應(yīng)用場(chǎng)景的儲(chǔ)備；

2、將系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)提煉出來的關(guān)鍵詞是氫耗，通過氫耗約束對(duì)堆的邊界、零部件的邊界，做到系統(tǒng)額定點(diǎn)效率超過48%，系統(tǒng)額定點(diǎn)氫耗年優(yōu)化10%；

3、在保全性能的前提下，做低成本系統(tǒng)，首先是核心零部件實(shí)現(xiàn)100%的國(guó)產(chǎn)化，其次部分核心零部件實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)；

4、基于商用車的應(yīng)用場(chǎng)景，要做高耐久長(zhǎng)壽命的系統(tǒng)，首先基于電堆的特性做策略控制，其次基于系統(tǒng)層級(jí)做可實(shí)現(xiàn)的故障診斷方法。雄韜氫雄現(xiàn)有的產(chǎn)品特點(diǎn)，將引射器+分水器、閥體進(jìn)行了集成；現(xiàn)在的系統(tǒng)產(chǎn)品主要圍繞自主開發(fā)的石墨板電堆，系統(tǒng)功率覆蓋范圍60-130kW，基于金屬板電堆的系統(tǒng)正在開發(fā)中。

圍繞著上述所設(shè)定的開發(fā)目標(biāo)和方向，雄韜氫雄做了哪些工作，取得了哪些成果？

首先，將除電堆以外的核心零部件搭建了一整套的數(shù)學(xué)模型，一整套的系統(tǒng)評(píng)價(jià)方式，提取了七大零部件的關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)搭建了一維的仿真平臺(tái)。

再者，在氫子系統(tǒng)方面，在做引射器和分水器的自主開發(fā)，將形成自己的開發(fā)算法表，并做分水器和引射器一體化集成，形成自主知識(shí)的產(chǎn)權(quán)。我們希望和供應(yīng)商一起縮短整個(gè)零部件的開發(fā)周期，以及促進(jìn)我們對(duì)零部件的了解，對(duì)供應(yīng)商還是會(huì)保持合作開放的態(tài)度。我們認(rèn)為系統(tǒng)層級(jí)還是要做系統(tǒng)層級(jí)的事情，零部件的開發(fā)還是希望由零部件供應(yīng)商去做。

圍繞降低氫耗做的是將排水排氮進(jìn)行分開，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做了仿真模型；在吹掃策略方面，將停機(jī)吹掃和開機(jī)吹掃分開，做三重的指標(biāo)判斷最終確立最優(yōu)的吹掃策略。

在市場(chǎng)應(yīng)用端，雄韜氫雄通過蓄電池做能量控制策略，調(diào)配燃料電池的輸出，將燃料電池控制在高效區(qū)，提升它的耐久和壽命，從而降低燃料電池的氫耗。

在系統(tǒng)耐久層級(jí)，首先在初始狀態(tài)下做到分配的一致性，基于目前大功率系統(tǒng)還是以多堆的方式為主，注重多堆流量分配一致性、單片流量分配一致性、多堆進(jìn)口壓力一致性，從而反映結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及零部件布局設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在對(duì)于系統(tǒng)層級(jí)，或者說對(duì)整堆層級(jí)的多片膜電極評(píng)價(jià)方式很少。雄韜氫雄實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層級(jí)的單片膜電極的電化學(xué)表征，引入系統(tǒng)層級(jí)的耐久評(píng)價(jià)里面去。 

原標(biāo)題：雄韜的遠(yuǎn)大“氫”想與腳踏實(shí)地