“年产能50万片，氢燃料电池核心零部件金属双极板实现国产化”

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侯树文科技日报记者王春

上海治舆是位于香港新领域的冲压生产现场，在巨大的冲压设备下，在0.1毫米厚的金属板上冲压出一条致密的通道。 这些流道的深度在0.3毫米-0.5毫米之间，宽度在0.8-1.0毫米之间。 研究表明，作为氢燃料电池核心部件的金属双极板上的致密流场具有跨距的特点，要求微米级的精度。 为了保证各金属双极板的生产精度和一致性，在上海治舆的生产现场，各金属板的配置立场必须经过严格的训练。

“高功率密度燃料电池薄型金属双极板及量产化精密制造技术”获得上海市技术发明奖特等奖拍摄/睿宁

在氢燃料电池汽车中，电炉是氢气和氧气发生化学反应的地方，流路主要用于气体的分配。 “金属双极板流路的氢气在催化作用下发生电离反应，产生的氢离子透过两块双极板之间的膜电极，与另一块极板的氧气反应变成水，最终流过电流。 》上海治舆新能源装备有限企业总经理蓝树槐介绍说。 5月19日，被授予上海市科学技术奖，该企业参与的“高功率密度燃料电池薄型金属双极板及量产化精密制造技术”获得上海市技术发明奖特别奖。

电炉是氢燃料电池整车制造的核心。 该项目的第一完成者上海交通大学的来新民教授介绍说:“金属双极板是氢燃料电池的重要组成部分之一。” “电力100千瓦的电炉层叠有400多块金属双极板和膜电极，其中双极板占电炉体积的80%，装有氢、氧、水三场传输和导电功能。 ”。

创新过程实现燃料电池车的全功率驱动

据了解，在氢燃料电池产业行业，与国际先进水平相比，我国在基础材料、重要核心零部件等方面存在较大差距。 在国内氢燃料电池行业，质子交换膜、催化剂、膜电极等关键部件匮乏，以及产业化的高价格被这匹马束缚的双重枷锁。 其中质子交换膜被美国一家公司垄断，这家企业占世界市场的90%。

根据我国去年公布的《节能与新能源汽车技术路线图》，2030年，中国氢燃料电池汽车规模达到100万辆。 上海治舆建立了全面的金属极板制造技术体系，打破了海外垄断，突破了电炉核心部件的自主化，为上汽乃至中国氢燃料电池技术进入国际一流领域提供了重要支撑。

从2005年上海交大实验室基础研究，到年世博会期间的工程化应用，再到年至今的产业化落地，金属双极板经过10多年的核心技术突破了难关。

与以前流传下来的石墨极板相比，金属双极板在厚度、槽深的偏差、寿命、产业化方面有特点，更满足车用电炉高功率密度、大功率、长寿命运行和低价制造的要求。 根据“两板三场”的新结构，发现金属极板厚度比行业最薄的石墨板减少52%，比石墨极板电炉的电力密度提高2.4倍，提高了电力，并且减少了电炉的体积，实现了电炉在轿车前室的配置。

2019年世界新能源汽车大会上，“两板三场”金属双极板燃料电池被选为代表新能源汽车发展方向的8大尖端技术之一。 古来流传的“三板三场”结构由阳极板、隔板、阴极板三层组成。 “两板三场”结构通过冲压零件的间隔支撑和台阶密封形成反转的流场，利用两个冲压零件形成独立连通的氢、氧、水三个流场。

基于此结构，小组发明了氢、氧、水流场的新分配形式，第一代直流道、第二代分支流道、第三代导岛的分配，由于板厚减少和流场均匀化，双极板的功率密度为2.4kw/l，从2.75kw/l到2.75kw/l

此外，该项目还创新了多工序精密成形技术，将流道深度精度提高了4倍，突破了金属双极板电堆接触均匀性瓶颈，开发了首批400枚115kw大功率车用电堆，实现了氢燃料电池车的全功率驱动。 发明不锈钢双极板耐蚀导电多元复合涂层，国内首次通过10000小时寿命评价，满足10年采用寿命要求。

年产50万张，占据国内主流市场

批量生产规模和自动生产影响了氢燃料电池产业的价格，上海治舆金属双极板的批量生产规模已达到年产50万片。 冲压、焊接、涂层、密封到最后成品为止，每天有1000多块金属极板在治疗新能源的生产线上生产。

在核心技术开发过程中，团队最大的挑战是克服供应商辅助加工能力的不足。 “例如在现有研究中，基材的厚度均匀性、模具的加工精度无法满足要求，团队必须通过流道配置和工艺设计等给予更大的自由度。 ”相思树说。 随着主机厂市场诉求的增加，氢燃料电池金属双极板产业化进程加快，提高了国内产业链的协同配套能力。