中国氢能领域有哪些专利?
与如火如荼的锂电池相比,氢燃料电池还处于发展初期,市场份额较小。到2021年,我国氢燃料电池汽车保有量为8922辆,占世界主要国家的18%。国家发改委发布的氢能相关规划提出,到2025年,我国燃料电池汽车保有量约为5万辆。
氢晨科技已完成三轮融资,最新一轮为2021和1两轮超过2.5亿元的A+轮融资。投资方包括深能集团、临港集团、临港管委会、上海交通大学、京能集团、IDG资本和自贸区基金。
在燃料电池产业链中,燃料电池堆处于中间核心,堪称燃料电池发动机系统的心脏。氢晨技术生产的燃料电池堆具有高功率、高功率密度、高可靠性的特点。
氢晨科技的核心团队拥有多年的燃料电池堆和核心部件的开发、设计和试制能力。公司技术源于上海交通大学机械与动力工程学院,是上海交通大学与临港集团科技成果转化的典型代表。
总经理易培云,上海交通大学机械与动力工程学院教授、博士生导师、教育部青年长江学者。他从2005年开始从事氢燃料电池的研发工作。团队先后完成国家自然科学基金重大国际合作项目、国家863计划项目、国家重点研发项目,申请知识产权200多项。目前* * *公司员工300余人,其中博士21人,海归11人。
这是一家从上海交大实验室孵化出来的创业公司。2017年,创始团队正式成立氢晨科技,开始独立商业运营。
目前,氢晨科技已开发出80kW、100kW、120kW、150kW四种燃料电池堆产品。最新一代230kW产品的体积功率密度达到6.2kW/L,额定功率转换率大于50%。其产品采用氢晨科技自主研发的柔性智能制造生产线,配合高精度视觉检测系统,具有高精度、耐高压、高可靠性的特点。
氢晨科技首席运营官白云飞博士告诉36Kr:“氢晨科技的产品覆盖了很多不同的型号,出货量最大的是120 kW和150kW的大功率电堆。”
此外,白云飞博士透露,氢晨技术将在2022年加速大功率反应堆的研发进程,完成从每个反应堆230kW到300kW的突破。
氢晨科技的电堆已经广泛应用于商用车、客车、重卡等应用场景。同时,氢晨科技还探索了无人机、船舶、飞机备用电源等应用场景。
在为客户提供燃料电池堆产品的同时,氢晨科技还将根据用户需求提供整体解决方案或膜电极等零部件。除了反应堆产品,公司还同时发展了固定电站和电解水业务。
氢燃料电池堆是一种电化学发电装置,通过催化剂与氧的反应将氢转化为电(和热),其唯一产物是水;而且氢气的热值极高,达到143 MJ/kg,1kg氢气燃烧产生的热能相当于3kg汽油,也可以达到三元锂电池的120倍左右。从环境保护和能量密度的角度来看,它是一种极好的绿色能源。
质子交换膜(PEM)燃料电池是氢晨技术反应器采用的技术,国内外已有部分企业尝试了固体燃料电池路线和甲醇燃料电池路线。白云飞博士告诉36Kr,PEM是目前商业化最成熟的路线。
白云飞博士:“燃料电池本身研发门槛高,多学科耦合有困难。首先,电堆、组装、生产工艺都是机械要求很高的设计。目前产品主要应用在车辆上,对燃料电池的机械耐久性和环境耐久性有抗震、防水、防尘等要求。然后,双极板、膜电极等零件的制造精度极高,极板通道深度偏差小于65438±00微米,电堆组装后单体电池组装最大偏差小于0.2mm;然后在性能一致性方面,氢气和空气的流动通道涉及流体力学,需要在上百个电芯中实现小于5%的流量偏差;氢气在阳极侧分解,然后通过质子交换膜到达阴极侧与氧气结合生成水的过程涉及电化学,需要达到高性能、长耐久性、低成本。当燃料电池产生电能时,一部分能量会转化为热能,这也涉及到工程热力学的散热问题。以上任何一个方面出现问题,都会影响氢燃料电池的输出性能、安全性和可靠性。”
氢燃料电池堆、石墨电极板和金属电极板有不同的技术路线。对于车载燃料电池的场景,要求更高的产品体积,金属板比石墨板更薄,因此金属板堆可以实现更大的体积功率密度,具有更大的优势。白云飞博士表示,氢晨科技从2005年开始研究金属板材料,是国内最早研究金属板电池堆的团队。
氢晨科技的燃料电池电堆采用正向研发设计,完全自主设计生产,掌握膜电极、催化剂、极板等组件的核心专有技术,可以最大程度控制电堆产品的性能、精度和可靠性。从安全性来看,氢晨科技在绝缘设计、整体电堆设计、电堆反应速率等维度都拥有核心专利和技术,保证氢燃料电池的安全性。
与锂电池相比,氢燃料电池产业还有很多问题需要解决:基础设施不完善;产品价格高;电池组的寿命需要提高;燃料电池技术也需要迭代才能发展到更高功率的产品。
白云飞博士告诉36Kr,目前市场上氢燃料电池系统的单价在每千瓦5000元左右,虽然比之前每千瓦10000元的单价有所下降,但仍处于高位。我们希望未来每年降低10%以上,预计2025年达到每千瓦1000元的水平。
为实现“让燃料电池电堆在体积、寿命、价格上与传统发动机持平”的产业阶段性战略目标,氢晨科技未来将继续加大技术投入和研发力度,开发性能更好、体积功率密度更高的电堆产品;同时,通过产业延伸、国内替代、规模化生产等手段降低成本
2022年5月,氢晨科技宣布以换股方式收购董卿科技100%股权。董卿科技是国内为数不多的自主研发、生产催化剂并批量装载到膜电极上的燃料电池核心关键材料制造商。
白云飞博士表示,董卿科技的产品改变了高性能膜电极原有的国内生产空白,国内汽车膜电极以进口为主。未来,氢晨科技和董卿科技将共同建立从催化剂、膜电极到电堆的一体化协同开发体系,提高电堆的研发效率,将电堆技术和设计的成本降低到材料层面。
当被问及氢能产业的高峰何时到来时,白云飞博士表示,当氢能汽车年产量达到5万-65438+万辆时,氢能产业将迎来新的发展高峰阶段。