立足技术尖端,「骥翀氢能」致力于做中国人自己的电堆

江倩君@36氪广东2021-02-04
摆脱技术制约,「骥翀氢能」自研电堆,推动国产替代“弯道超车”。

文丨江倩君

编辑 | 刘晓潼 菠萝氪

 

2020年12月,工信部装备工业一司汽车发展处二级调研员白华在“2021中国汽车市场发展预测峰会”上表示,今年我国新能源汽车产销量将达到130万辆,同比增长幅度达到8%,远远高出年初预测水平。从能源分类来看,氢燃料电池电动汽车具有充注时间短、环境友好等优点,是新能源汽车的重点发展方向之一。究其原因,“氢燃料电池”的优势是关键:续航里程长、载重量大,而且,氢燃料电池充注的时间与当前汽车加油的时间是基本接近的。

上海骥翀氢能科技有限公司(下称“骥翀氢能”)正是致力于燃料电池电堆研发与产业化的公司,目标成为具备国际竞争力的车用氢燃料电池电堆解决方案供应商。

基础薄弱,燃料电池技术亟待突破

燃料电池是一种化学反应器,与传统汽车的发动机工作原理有很大的差别。燃料电池汽车是指以氢气等为燃料,通过电化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。燃料电池在工作过程中仅消耗氢气与氧气,反应过程不涉及燃烧,反应产物仅为电、热和水,是真正意义上的“零排放汽车”。同时由于氢气的热值约为传统汽油的3倍,因而燃料电池汽车具备续航里程长、加氢时间短和能量转换效率高等特点,被众多发达国家与国际领先车企视为新能源汽车的重要发展方向,也是我国新能源汽车发展的重要技术路线之一,是对目前主流锂电池应用市场的极好补充。然而,电堆作为氢燃料电池的核心部件,可谓技术壁垒最高但国产市场化最弱的环节之一

此前,传统车企、乃至新能源车企对氢燃料电池的工作特性并不熟悉,产品不能让燃料电池在最适合的工作区间内去工作,导致产品在投入使用后快速地衰减。骥翀氢能创始人付宇博士在十多年前从事燃料电池产业化工作的初期便意识到这个问题的严重性,于是在他带领团队开发国内第一款自主知识产权的金属双极板电堆过程中加强与产业链上下游环节的沟通,在互相交流学习中逐步提升了产品的寿命和可靠性。

就全球电堆产业发展情况而言,北美地区是燃料电池产业化的先行者,早在上世纪七十年代“第二次石油危机”的大背景下,巴拉德等企业便开始了燃料电池商业化的探索。通用和福特等车企在上世纪八九十年代也陆续推出到了燃料电池动力的样车,但由于各种原因,始终没有进行商业化的批量生产。得益于发达的汽车工业基础和国家层面的产业规划等原因,日本韩国后来居上,在2015年前后在全球范围内率先实现了燃料电池乘用车的量产。

自2017年以来,随着国内氢能和燃料电池产业扶持政策不断落地,越来越多的国内企业加入氢能与燃料电池产业。但与企业不断升温的热情相比,国内氢能和燃料电池产业链还比较薄弱,基础的材料如质子交换膜和气体扩散层还无法实现自给,对外依存度较高。彼时国内系统集成商和整车企业不得不面对的窘境是,市场上很难找到一款能够批量供货的兼具高性能、高可靠性和低成本的国产电堆。

燃料电池汽车头部企业如丰田、本田、现代等自行开发电堆搭载在整车并不公开销售。骥翀氢能副总经理付宇飞提到,即使有部分海外的电堆企业开放合作,但合作形式相对保守,最新、最核心技术依旧掌握在对方手里,国内仍然面临着“卡脖子”的局面。

掌握核心技术,自研电堆正当时

面对这个巨大的市场空缺,有着丰富工程电堆工程化经验的付宇博士创立了骥翀氢能,“立志于做中国人自己的电堆”。骥翀氢能团队结合多年学习和实践经验,从产品设计、工艺开发、产能实现三个环节切入,迅速建立起一套自有的正向电堆设计体系,这套体系可以有效规避人员流动的影响,缩短产品开发周期、降低开发成本,并形成独立的知识产权体系,将核心技术掌握在自己手里。在这套开发体系之下,骥翀氢能第一代产品MH170仅用了一年时间便完成了开发,并且产品在性能、寿命和可靠性三方面取得了较好的平衡

首先是产品性能,MH170裸堆比功率可达4.7kW/L,达到国际先进水平。单堆实现了从50~150kW的全功率覆盖。

其次是寿命方面,金属在燃料电池酸性电化学环境下易腐蚀,若用耐蚀又导电性好的贵金属作为金属板的涂层,成本又难以满足商业化应用要求。据此,骥翀氢能攻克了金属板表面涂层技术,打造既防腐又导电的低成本涂层,可实现乘用车电堆设计寿命大于7000小时,商用车大于15000小时。

在成本方面,骥翀氢能电堆产品比功率密度高于竞品,减少了材料的用量。得益于自控的金属板产业链,骥翀氢能可将金属板成本大幅降低。同时,骥翀氢能针对不同阶段的失效模式进行设计,尤其在金属板表面涂层技术上取得突破性进展,使骥翀电堆寿命更具优势。

2020年5月,骥翀氢能发布了其自主研发的第一代车用燃料电池金属双极板电堆产品,性能、成本都有显著的优化,解决了电堆寿命这一行业难题。这意味着,在燃料电池电堆领域,我国将进一步摆脱对进口的依赖,步入国产自主开发的“快车道”。

厚积薄发,实现电堆国产替代自主可控

技术团队的实力是骥翀氢能在专业方面不断取得突破的关键所在。

燃料电池研发技术上,骥翀的核心团队已经在相关领域深耕多年,团队的成员曾参与多项国家级燃料电池科研项目项目,掌握了从概念样机到工程产品开发的全过程。

创始人付宇博士自2001年起先后在中科院大连化物所、新源动力暨燃料电池及氢源技术国家工程研究中心、爱德曼和上海重塑等国内燃料电池行业头部企业,持续20年从事电堆研究及产业化工作,期间负责的上汽电堆项目是国内为数不多的按照整车开发流程,并经过批量寿命与可靠性验证的成熟车用电堆。付宇飞表示:“国内经历燃料电池电堆完整的工程化过程的团队少之又少,其中就包括我们的团队,我觉得这就是骥翀的先发优势。”此外,骥翀氢能团队核心研发人员多来自于中科院、清华大学等众多顶尖学府机构,并完整经历我国燃料电池电堆研发、产品工程化开发与批量验证、国际合作全过程,参与了多个国家级项目。

2020年10月,国务院办公厅发布了《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(下称《规划》)。《规划》中明确指出,“氢燃料供给体系建设稳步推进”乃发展愿景之一,而要达成这一愿景,则需要“氢燃料电池汽车应用支撑技术等瓶颈”。至于如何突破,《规划》从“开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术研究”等展开阐述。

从政策层面与技术突破的层层任务拆解来看,“氢燃料电池”在可见的15-20年,从技术攻坚到落地应用,将是与新能源汽车推广密切相关的工作。从全国实施的情况来看,北至河北张家口,西至四川凉山,东至山东青岛,南至广东佛山,在公交车这一使用场景中,氢燃料电池都得到正面反馈的应用效果。

付宇飞认为,率先将氢燃料电池应用到公交车上,并持续投入运营,能为研发人员带来长期、可持续的有效数据反馈:“公交车的属性保证了这辆新能源车能长期使用氢燃料电池运作,能给研发人员完整的、有效的数据反馈,为产品进一步优化提供依据。”

同时,他也指出,从长期来看,燃料电池想要真正占领市场,还是需要更多商业化的场景。“国内一些区域例如长三角、大湾区制造业发达,对货物运输等物流需求高,因此港口、码头等公路物流场景会是一个突破口。如果这部分场景中的车辆能替换成氢燃料电池汽车,对氢燃料电池的需求将会很大。”这样的商业化场景,正是骥翀氢能想要挖掘的市场。

厚积薄发的骥翀氢能在多年技术积累下,近日,其自主研发的金属双极板电堆MH170在国家机动车产品质量监督检验中心(上海)完成了道路车辆用质子交换膜燃料电池模块高低温储存强检,同时,搭载此款电堆的燃料电池发动机也完成了国家强检认证,标志着金属双极板电堆MH170达到批量销售状态,这是骥翀氢能的首款上市产品。这也表明,骥翀氢能在电堆这一产品上实现国产替代自主可控。产品销售市场主要面向重卡、物流、大巴和市政环卫等四个领域,目前已获得多家公司的意向订单。

在融资方面,2020年11月骥翀氢能宣布已完成了数千万元的Pre-A轮融资,领投方为水木易德,跟投方包括河南战新氢能产业基金、悦丰金创、江诣创投。本轮融资将主要用于骥翀氢能全资子公司江苏骥翀氢能科技有限公司的燃料电池金属双极板及电堆一期产能建设。据悉,这也是骥翀氢能成立一年多以来的第二笔融资,此前投资方为重塑科技和中科创星。

 

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