趙碩、楊總、習薇、杜從遠以及科研團隊成員們在經曆了無數次實驗的失敗和挫折後。

今天宣布推出新型碳塗層金屬極板產品,在極板成本降低40%-50%的同時,還將金屬板燃料電池發動機預期壽命延長至2萬小時以上。

很快,新技術會以具備年產百萬片大規模量產能力的姿態,去觸動整個氫燃料電池行業降本。

金屬極板價格約占當前主流大功率燃料電池發動機成本的10%-15%。一塊金屬極板的生產過程包含開模、衝壓、塗層、封裝等環節。

其中,塗層成本占到整個金屬極板成本的50%左右,塗層好壞是影響金屬極板壽命的關鍵,也是燃料電池汽車發動機壽命的最重要掣肘之一。

終於國產新型碳塗層金屬極板實現量產。

與行業當前普遍采用的貴金屬塗層不同,碳塗層路線屬於非貴金屬塗層。盛遠科研團隊曆時5年研發和實踐後才穩定掌握這項新技術。

要做到從材料製備,到壽命突破,再到裝備製造能力,每一步都是製造業企業“真功夫”的體現。

先是非晶/納米晶複合,解決了壽命難題。

在自然界中,從石墨到鑽石都屬於碳結構材料,材料中的雜化狀態不一樣,表現出的性能就會呈現出巨大差異,製備工藝方法也各種各樣。

碳塗層金屬極板技術並非新鮮事物,日本豐田從數年前就開始將碳塗層實施在其Mirai燃料電池乘用車上。在盛遠之前,全球僅豐田一家掌握可以量產的金屬極板碳塗層能力。

豐田的碳塗層基於鈦金屬板,鈦板上做碳塗層,無需考慮碳材料本身耐腐蝕的問題。

但是,從材料成本來說,不鏽鋼極板更適合大規模推廣燃料電池汽車所用。

盛遠的這個納米晶/非晶複合結構的碳塗層技術選定不鏽鋼為基材。那麽在不鏽鋼基材上,碳塗層材料的耐蝕問題就是個巨大的挑戰,它需要從材料和工藝兩方麵進行長時間的計算和實驗。

香橙會研究院的工作人員下來調研,趙碩向他們介紹:

通過大量的分子動力學模擬發現,在非晶碳塗層中引入特定晶麵取向的納米晶結構,可以增強塗層致密性,提高抗腐蝕介質侵蝕能力,離線加速試驗對比表明所開發的碳塗層材料超過貴金屬性能。

金屬與碳物理性質差異顯著,碳塗層很難直接在金屬材料上生長,為克服這一難題,通過不同元素的層間梯度匹配,實現塗層材料從金屬到非金屬的過渡。

同時依靠開發的增強等離子體沉積技術,強化了過渡金屬與碳材料的化學成鍵,極大提高了碳塗層與金屬極板間的結合力。

自2019年起,客戶企業將盛遠提供的不鏽鋼碳塗層極板裝配至燃料電池上進行耐久性測試。

當前已進行了逾萬小時,根據實測結果來看,金屬極板碳塗層耐蝕問題已被成功解決,符合2萬小時以上設計壽命的表現。

目前盛遠的兩條生產線已具有百萬片級裝備製造能力。

量產能力是考驗製造業企業將實驗室技術商業化應用的關鍵。

碳塗層沉積速率慢一直以來都是業界麵臨的重大技術瓶頸,傳統的塗層沉積方式多采用單體旋轉式沉積設備,裝爐量有限,沉積時間長,可靠性低,導致金屬板成本居高不下。

盛遠基於真空鍍膜技術的積累,成功開發了一套增強型等離子體沉積方案,將碳材料沉積速率提高了10倍,為連續鍍膜產線的開發奠定了基礎。

同時在連續裝備中引入等離子體閉環控製係統,實現了批量製備中的過程穩定性,保證了產品的一致性和可靠性。

盛遠也具有了百萬片級連續塗層設備。

趙碩向香橙會研究院的人說:“我們自主開發了連續的碳塗層的裝備。傳統的碳塗層都是單體設備,就是圓形的爐腔在這個裏麵轉,但是這種製造的效率太低了,整個製造的成本太高。

所以我們基於我們開發的就是高速沉積的一個工藝方法,開發了連續的沉積的裝備,能夠實現千萬級的沉積的效率。”

在我國新能源汽車“三縱三橫”發展路線中,燃料電池汽車是最晚發展的“一縱”,也是被賦予最多期待的“一縱”,燃料電池汽車肩負我國汽車產業彎道超車的重任。

在這條賽道上,中國技術的研發和商業化應用都可以說和國際上保持在同步節奏,2017年底上海首批500台燃料電池物流車上路,到現在仍是全球最大一批燃料電池汽車部署。

2020年9月,五部委發布《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》,明確指引行業向大功率重載發展。

金屬極板電堆因其單位體積和重量內功率密度更高的特性,符合終端應用場景需求的方向,市場接受度得到迅速提升,可是壽命問題一直困擾金屬極板廠商。

將數千小時產品壽命延長至2萬小時以上,新型高端碳塗層技術一舉邁過了金屬極板電堆競爭力的最高門檻,同時還順帶把極板成本降低了一半,為實現彎道超車助了一把大力。

隨著示範城市群“揭榜掛帥”推進,牽頭係統廠商上交給地方主管部門的車輛實施方案中最被看重的便是可複製性,意味著終端客戶的降本需求會愈發饑渴,此時誕生的量產高端碳塗層技術預計將快速在市場打開局麵。

根據《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》規劃,到2025年我國氫燃料電池汽車保有量將達到10萬輛左右。

麵對數十億片規模的市場容量,趙碩向外界透露,公司作為課題單位參與的科技部十三五重點研發計劃《質子交換膜燃料電池專用極板基材開發》項目,是麵向更未來的下一代金屬板研發。

這代產品會從基材改性入手,徹底拋棄塗層環節,未來的金屬極板將不再需要塗層,專用基材的開發將真正助力實現燃料電池雙極板麵向未來的製造需求。

到刷卡下班時,習薇給趙碩發了個微信信息:今晚加菜,早點回來吃飯。

沒錯!現在趙家和習家經常在一起聚餐。