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降低燃料电池堆的成本,对于以石墨板堆为主的企业意义重大

降低燃料电池堆的成本,对于以石墨板堆为主的企业意义重大

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发布时间:
2020/11/25
【摘要】:
双极板对燃料电池堆的质量、体积和成本起着重要作用。因此不断提高双极板的制造技术,对于降低燃料电池堆的质量和体积,降低燃料电池堆的成本,尤其是对于目前以石墨板堆为主的国内燃料电池企业来说意义重大。

双极板对燃料电池堆的质量、体积和成本起着重要作用。因此不断提高双极板的制造技术,对于降低燃料电池堆的质量和体积,降低燃料电池堆的成本,尤其是对于目前以石墨板堆为主的国内燃料电池企业来说意义重大。

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根据美国能源部的研究数据,当燃料电池的生产规模从1万台/年增加到50万台/年时,质子交换膜和气体扩散层的成本仍会随着规模的扩大而降低,但堆的成本主要由电极催化剂和双极板的材料消耗和价格决定,这与技术和工艺水平密切相关。根据氢电研究所对国内各大氢燃料电池堆和系统企业的调查,我国氢燃料电池堆以石墨板为主,每堆额定功率基本在30kW以上,主要用于商用车。

长期以来,国内大规模生产的石墨板大多采用数控加工。2019年数控加工的石墨双极板市场份额达到90%以上,这种工艺在技术上也越来越成熟。但由于数控加工技术制造工艺复杂,加工周期长,加工成本占双极板总成本的60%以上,数控加工技术石墨双极板成本降低接近天花板。在目前的条件下,加工石墨板的成本降低空间不大。加工接近成本降低的上限是否意味着成型石墨板的出场时间到了?事实上与机加工石墨板相比,模压石墨板最大的优点是耗时短、效率高,更符合燃料电池商业化大规模生产的要求。根据成型石墨板材料的不同,成型石墨板可分为三种不同的类型:膨胀石墨成型双极板、聚合物-碳复合双极板和石墨/金属双极板。前两种石墨复合板以石墨为主,石墨/金属复合板一面是金属,一面是石墨。要做好复合板的成型,必须掌握材料和成型的核心技术。就聚合物-碳复合双极板而言,导电石墨粉和树脂的种类和比例是各个公司的秘密,在导电性和机械强度的设计上需要做出一定的取舍。

值得一提的是,由于模压复合石墨板路线集成了复杂的材料和工艺,需要对燃料电池有深入的了解。所以国内专注于模压石墨板工艺的企业基本都是栈厂家,而真正的石墨双极板企业很少在这条工艺路线上下决心。国内各大石墨板叠制造商已经储备了成型复合石墨板的批量生产技术,国内三家以上知名电抗器企业正在准备量产计划。“模压石墨复合板是未来的趋势,已经成为业界的共识,预计下半年到明年会有小范围爆发。”国内某燃料电池企业高管表示,该公司的模压复合石墨板能够满足大批量生产的要求,一旦市场形成大规模需求,模压复合石墨板堆栈将迅速向市场扩散。