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摘要：2021年中國(guó)市場(chǎng)氫燃料電池金屬板電堆出貨量354MW，占總出貨量的47%。

技術(shù)提升和市場(chǎng)需求的雙重助力下，金屬雙極板的力量正在逐漸增強(qiáng)。高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)市場(chǎng)氫燃料電池金屬板電堆出貨量354MW，占總出貨量的47%，金屬雙極板憑借金屬板電堆用量的增長(zhǎng)，形成與石墨（復(fù)合）雙極板兩分天下的態(tài)勢(shì)。

“金屬板電堆用量的增長(zhǎng)跟金屬極板耐久性提升，以及下游市場(chǎng)認(rèn)可度的提高有很大的關(guān)系。”明天氫能副總經(jīng)理張健告訴高工氫電，越來越多的金屬板電堆裝車進(jìn)入示范運(yùn)營(yíng)，扎實(shí)的數(shù)據(jù)積累印證了金屬極板的可靠性，能滿足長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)地運(yùn)營(yíng)需求。

除了在車用燃料電池領(lǐng)域市場(chǎng)份額提升，金屬極板也開始拓展正在快速崛起的電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的金屬極板企業(yè)上海治臻的超薄板沖壓技術(shù)的電解槽用極板和電解槽產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)對(duì)外供貨，三佳機(jī)械、博遠(yuǎn)新能源等公司也在持續(xù)加碼金屬極板業(yè)務(wù)，金屬極板持續(xù)向上的勢(shì)頭已經(jīng)銳不可當(dāng)。

金屬極板耐久性大幅提升

車用燃料電池已經(jīng)走到了大功率甚至超大功率時(shí)代，與此同時(shí)，行業(yè)面臨著車規(guī)級(jí)零部件面向大規(guī)模量產(chǎn)時(shí)，對(duì)一致性、可靠性、穩(wěn)定性、低成本的嚴(yán)苛要求。

金屬板電堆耐久性提升，是其市場(chǎng)占比擴(kuò)大的主要原因之一。去年以來，國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)在金屬板電堆的耐久性上取得重大突破，部分企業(yè)金屬板電堆的耐久性實(shí)現(xiàn)從5000小時(shí)到10000小時(shí)甚至30000小時(shí)的“大跨越”。

去年10月，聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)（北京）有限公司及華豐燃料電池有限公司公開了其在國(guó)內(nèi)面向商用車開發(fā)、生產(chǎn)的燃料電池系統(tǒng)“TLPower100”。該系統(tǒng)產(chǎn)品通過在中國(guó)本土化的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界頂級(jí)的711W/kg、4.9kW/L的高功率密度（額定功率101kW）和3萬小時(shí)的超長(zhǎng)耐久性。其電堆和金屬極板來自豐田，3萬小時(shí)的耐久性幾乎與當(dāng)下最優(yōu)秀的石墨電堆性能相當(dāng)。

豐田電堆進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，顯然也刺激國(guó)內(nèi)金屬板電堆廠商加快產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)，國(guó)內(nèi)多家金屬板電堆自主品牌也在耐久性上取得了較大的進(jìn)步。

今年1月，氫晨科技正式對(duì)外發(fā)布了230kW電堆，改款產(chǎn)品采用的全新模塊化設(shè)計(jì)理念，功率密度達(dá)到6.0kW/L，對(duì)電堆材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造模式進(jìn)行了革新，其金屬極板的耐久性可超過15000小時(shí)。

“現(xiàn)階段金屬板電堆耐久性可以達(dá)到一萬小時(shí)以上，滿足5年20萬公里的商用車壽命要求；未來將進(jìn)一步提升至一萬五到兩萬小時(shí)以上，滿足8年以上的使用壽命要求。”氫晨科技副總經(jīng)理白云飛表示，金屬極板耐腐蝕性短板已經(jīng)補(bǔ)上了，未來通過整堆、系統(tǒng)乃至整車的各個(gè)零部件相互配合，還有進(jìn)一步提升的空間。

涂層是突破耐久性的關(guān)鍵

在金屬極板生產(chǎn)制造的開模、沖壓、涂層、封裝等環(huán)節(jié)中，涂層環(huán)節(jié)的成本最高，占到整個(gè)金屬極板成本的50%左右，涂層技術(shù)在很大程度上成為影響金屬極板壽命的核心指標(biāo)，也是金屬板電堆提升耐久性的關(guān)鍵。

國(guó)內(nèi)主要金屬極板和電堆廠商所采用的是“不銹鋼+涂層”的方案，而根據(jù)涂層材料的不同，又進(jìn)一步劃分為“不銹鋼+碳基涂層”和“不銹鋼+復(fù)合金屬涂層”兩大類。“不銹鋼+碳基涂層”方案在測(cè)試的過程中，對(duì)提升金屬極板的耐久性效果顯著，國(guó)內(nèi)幾家公司在金屬極板耐久性方面的突破都跟碳基涂層有關(guān)。

去年國(guó)慶長(zhǎng)假期間，上海治臻推出新型碳涂層金屬極板產(chǎn)品，在極板成本降低40%-50%的同時(shí)，還將金屬板燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)期壽命延長(zhǎng)至2萬小時(shí)以上。公司在2021年建成年產(chǎn)千萬片級(jí)別產(chǎn)能的金屬極板產(chǎn)線，邁過車規(guī)級(jí)零部件量產(chǎn)門檻之后，2021年公司單一客戶單一產(chǎn)品供貨量產(chǎn)已經(jīng)超過百萬片。

常州翊邁同樣是采用“不銹鋼+碳基涂層”方案。驥翀氫能全資子公司常州翊邁已經(jīng)完成了第四代pro涂層技術(shù)升級(jí)，其金屬極板的腐蝕電流從50μA/c㎡進(jìn)一步降低到5μA/c㎡，高電位耐蝕性提升10倍。

在采用“不銹鋼+復(fù)合金屬涂層”方案的金屬板電堆企業(yè)中，明天氫能是表現(xiàn)較為突出的一家。“金屬板電堆的耐久性要在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中才能真正體現(xiàn)出來。”張健表示，截至目前，明天氫能的單堆已經(jīng)裝車運(yùn)行超14萬公里，實(shí)車?yán)塾?jì)實(shí)際運(yùn)行超1.1萬小時(shí)，電堆的壽命衰減在5%以內(nèi)。

金屬極板應(yīng)用向電解水制氫延伸

除了在車用燃料電池領(lǐng)域市場(chǎng)份額提升，金屬極板也開始拓展正在快速崛起的電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)。

“在綠氫應(yīng)用領(lǐng)域，上海治臻繼去年6月推出基于自有超薄板沖壓技術(shù)的高效率長(zhǎng)壽命電解槽用極板和電解槽產(chǎn)品后，現(xiàn)已開始對(duì)外銷售單槽最大50Nm²/h的PEM電解槽。”上海治臻總經(jīng)理藍(lán)樹槐在近期的一次論壇上透露其金屬極板在電解水制氫設(shè)備領(lǐng)域的新進(jìn)展。

在公司的常熟量產(chǎn)基地，上海治臻已經(jīng)啟動(dòng)首個(gè)“光伏+綠氫儲(chǔ)能示范項(xiàng)目”建設(shè)，使用完全自有技術(shù)的PEM電解槽，預(yù)計(jì)在今年上半年完成項(xiàng)目建設(shè)。

同樣拓展PEM電解水制氫設(shè)備領(lǐng)域的還有三佳機(jī)械。三佳機(jī)械副總經(jīng)理潘虹表示，公司生產(chǎn)的技術(shù)基板正在下游客戶做測(cè)試驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在今年可實(shí)現(xiàn)供貨。

電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)正在快速崛起，同時(shí)該領(lǐng)域也催生了對(duì)金屬極板的強(qiáng)勁需求。

據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）調(diào)研統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模超過9億元，出貨量超過350MW。2022年中國(guó)電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)需求有望達(dá)到730MW，同比2021年接近翻番；2025年國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)需求量將超過2GW，相比2020年增長(zhǎng)6倍以上。

在“雙碳”背景下，綠氫發(fā)展的呼聲日益高漲，電解水制氫正迎來新一輪發(fā)展機(jī)遇，預(yù)計(jì)未來對(duì)大型PEM電解水制氫設(shè)備需求將進(jìn)一步增加，這也給國(guó)產(chǎn)金屬極板企業(yè)帶來了新的機(jī)會(huì)。

下面，重點(diǎn)介紹部分金屬雙極板企業(yè)在2021年的具體成績(jī)與表現(xiàn)，從中可窺見當(dāng)前該領(lǐng)域的技術(shù)水平、市場(chǎng)特點(diǎn)：

上海治臻

上海治臻成立于2016年，是國(guó)內(nèi)首家專注氫燃料電池金屬雙極板研發(fā)及制造的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司核心技術(shù)源自上海交通大學(xué)，歷經(jīng)十六年精研創(chuàng)新，在極板構(gòu)型設(shè)計(jì)、超薄板精密成形和高速激光焊接、高性能復(fù)合納米涂層和一體化密封等方面擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)，達(dá)到國(guó)際一流水平的金屬極板設(shè)計(jì)與制造能力。

截至目前，上海治臻累計(jì)開發(fā)了7代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬雙極板，并掌握“全工藝鏈集成”關(guān)鍵自主核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了給國(guó)內(nèi)核心主機(jī)廠及電堆企業(yè)的大規(guī)模量產(chǎn)供貨，成為國(guó)產(chǎn)金屬板技術(shù)實(shí)力“擔(dān)當(dāng)”。2021年3月，上海治臻年產(chǎn)千萬片級(jí)金屬極板產(chǎn)線在常熟市投產(chǎn)，這是目前全球最大的一條金屬極板產(chǎn)線，同時(shí)標(biāo)志著我國(guó)氫燃料電池汽車行業(yè)由研發(fā)階段進(jìn)入規(guī)?；痉稇?yīng)用時(shí)期。

2021年期間，上海治臻還推出了新型碳涂層金屬極板產(chǎn)品，在極板成本降低40%-50%的同時(shí)，還將金屬板燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)期壽命延長(zhǎng)至2萬小時(shí)以上。這款金屬雙極板最大的突破在于采用了最新的碳涂層技術(shù)，能有效極板提升壽命并降本成本，現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)具備百萬片大規(guī)模量產(chǎn)能力，為推動(dòng)燃料電池行業(yè)快速降本奠定基礎(chǔ)。

三佳機(jī)械

三佳機(jī)械于2005年在上海成立，2007年通過與上海航天空間電源研究所（811研究所）合作研制氫燃料電池鈦合金單極板，成為國(guó)內(nèi)最早涉足燃料電池金屬極板的企業(yè)之一。三佳機(jī)械經(jīng)過不斷的技術(shù)迭代，目前已成功交付了80多款不同流道形態(tài)的金屬雙極板，材料主要為鈦合金、SUS316L等，材料厚度為0.075-0.1mm，鈦合金材料的流道深度最大可達(dá)0.45，SUS316L材料的流道深度達(dá)到0.5±0.01，流道周期分別有1.0/1.1/1.25/1.4/1.6/1.8/2.0mm，流道間均勻度≤±0.01mm，流道高度均勻度≤±0.015mm，雙極板翹曲度＜2mm。

三佳機(jī)械目前廠房面積7000平方米，擁有高精度的沖壓成形、激光焊接、超聲波清洗、氣密性檢測(cè)等雙極板生產(chǎn)設(shè)備，具備年產(chǎn)雙極板200萬片的產(chǎn)能；擁有高精度的高速加工中心、線切割、電火花、磨床等模具加工設(shè)備，年產(chǎn)雙極板模具50套；還擁有五軸加工中心、臥式加工中心、立式加工中心、鉆銑攻牙中心等機(jī)械加工設(shè)備，用于電堆殼體、端板、集流板等零部件的加工。

博遠(yuǎn)新能源

博遠(yuǎn)新能源，全稱“博遠(yuǎn)（山東）新能源科技發(fā)展有限公司”，母公司是軸承業(yè)的龍頭企業(yè)山東金帝精密?；谀腹驹诰苤圃旆矫娴纳詈穹e淀，博遠(yuǎn)新能源成立至今僅1年就已經(jīng)能夠給客戶提供定制化的燃料電池極板解決方案（包括設(shè)計(jì)與匹配），所推出的金屬雙極板可以滿足超過150kW的大功率電堆裝堆需求。

博遠(yuǎn)新能源金屬雙極板所使用的涂層是非貴金屬涂層，可有效降低制造成本；產(chǎn)品還具有接觸電阻低耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)超DOE要求水平，耐久性能可達(dá)到10000-15000h。

目前公司已組裝金屬雙極板的批量化生產(chǎn)線，一期產(chǎn)能為60~100萬副/年（后續(xù)產(chǎn)能逐步提升，預(yù)計(jì)在2023-2024年會(huì)達(dá)到600萬副/年），擁有高精度的沖壓成形、激光焊接、表面涂層、注塑密封、氣密性檢測(cè)等雙極板生產(chǎn)設(shè)備。

原標(biāo)題：金屬板“銳不可當(dāng)”