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摘要：雄韜集團作為新能源堅定的推動者，作為能源行業(yè)的一個老兵，我們相信燃料電池大有可為。

“雄韜集團作為新能源堅定的推動者，作為能源行業(yè)的一個老兵，我們相信燃料電池大有可為，在此也呼吁產業(yè)鏈的上下游合作伙伴能夠多層面深度協(xié)作，各區(qū)域能夠協(xié)同發(fā)展，在政府政策保駕護航下，大家能夠同頻共振、互利共盈、攜手前行，一起書寫氫能發(fā)展的新篇章。”雄韜股份副總裁陳宏博士在2022（第四屆）高工氫電產業(yè)峰會上致辭道。

雄韜股份是一家擁有遠大“氫”想的公司，更是一家腳踏實地的公司。在本屆峰會上，雄韜股份旗下兩家公司雄韜氫瑞研發(fā)總監(jiān)祁鶴博士和雄韜氫雄高級工程師/研發(fā)副總監(jiān)黃易元分別深入剖析了膜電極及燃料電池系統(tǒng)的發(fā)展痛點，并給出了相應的解決方案，展示了深厚的研發(fā)技術實力。他們還分析了接下來的技術開發(fā)方向，正在攜手合作伙伴一起向前邁進。以下是演講發(fā)言實錄：

陳宏：繪制氫能藍圖的三點思考


經過幾十年持續(xù)的研發(fā)，燃料電池技術得到了突破性的進展。隨著氫能的能源屬性逐步明確，新一輪燃料電池發(fā)展浪潮正在來臨。今年1-6月，國內各級政府發(fā)展政策支持有兩百余項，氫能產業(yè)迎來了快速發(fā)展的重大機遇，燃料電池正從小規(guī)模示范轉向大規(guī)模的商業(yè)化應用。

如何繪制這張壯麗的氫能藍圖，有待于產業(yè)上下各方的努力和協(xié)同發(fā)展。今天我想借此機會就如何跨界協(xié)同，助力氫能產業(yè)綠色低碳發(fā)展，跟大家分享三個方面的思考：

第一，技術引領，產業(yè)提速。燃料電池的真正技術難點是缺乏產品化的技術，關鍵還是產品技術的成熟。我們不缺實驗室的技術，我們缺產品化的技術，產品化技術就是保質、保量，在特定條件下給出一個成熟的產品出來，這是需要整個產業(yè)界去突破的。

第二，多方降本，產業(yè)鏈協(xié)同。雖然氫能產業(yè)發(fā)展已經提速，但仍然存在加氫站基礎設施建設缺乏、成本偏高、依賴進口這三個瓶頸。從成本來看，工業(yè)化產品的降本途徑在于規(guī)模降本、國產化替代降本及創(chuàng)新工藝技術降本。

今年雄韜氫瑞宣布A1系列電堆降至999元/kW，預計到2025年率先突破500元/kW的大關。我們堅持從市場出發(fā)，從客戶角度出發(fā)，為行業(yè)去著想，運用領先的創(chuàng)新技術去驅動降本。我們也希望協(xié)同行業(yè)的伙伴們一起努力，讓整個產業(yè)鏈更快地去達到降本的目標。

第三，“合而不同，百花齊放”才是一個產業(yè)健康發(fā)展的生態(tài)。未來技術國產化是必經之路，目前國產化并沒有很好地與實際應用結合起來。針對技術的突破，我們認為還是要落實到應用場景里去，所以希望產業(yè)鏈上下游不要走太多同質化的道路，可以從不同的應用場景去設計，能成長為各個細分領域，乃至于不同應用場景的龍頭企業(yè)。

雄韜集團作為新能源堅定的推動者，作為能源行業(yè)的一個老兵，我們相信燃料電池大有可為，在此也呼吁產業(yè)鏈的上下游合作伙伴能夠多層面深度協(xié)作，各區(qū)域能夠協(xié)同發(fā)展，在政府政策保駕護航下，大家能夠同頻共振、互利共盈、攜手前行，一起書寫氫能發(fā)展的新篇章，為人類生存環(huán)境改善貢獻一份力量。

祁鶴：膜電極的發(fā)展及在氫燃料電池中應用


根據(jù)國家政策以及整個行業(yè)的發(fā)展趨勢分析，2020-2025年是整個氫能行業(yè)的起步階段，從2026到2030年這后面的五年，可以看到整個氫燃料電池汽車銷售預測會呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，與此相對應的電堆以及膜電極的市場需求，也會呈現(xiàn)一個爆發(fā)式的增長。這是很大的機遇，同時也是很大的挑戰(zhàn)，對膜電極這個作為核心發(fā)電的零部件也提出了很高的要求。

縱觀近幾十年間的技術發(fā)展歷程，起初膜電極處于實驗室研發(fā)階段，性能偏差、成本偏高，主要來源于各個零部件技術的不成熟以及工藝的不成熟。經過長時間的發(fā)展，膜電極技術取得了突破性的進展，無論是功率密度還是鉑載量都有了顯著的進步；從質子交換膜到陰陽極催化劑到制備工藝，都有了很大的突破；之前的膜電極制備工藝還是GDE，現(xiàn)在已經可以實現(xiàn)CCM的雙面直涂和膜電極卷對卷貼合封裝。

根據(jù)對未來行業(yè)的發(fā)展研究，下一代膜電極（可能也就是在未來幾年）成本會從現(xiàn)在的600元/kW降到300元/kW，性能有望突破2W/cm2 ，Pt總載量0.1mg/cm2。耐久性方面，膜電極2萬小時也不一定夠。在不久的將來，會對膜電極及整堆的耐久性提出更高的要求，比如4-5萬小時。制備工藝方面也會有很大的改動和突破，激發(fā)催化劑和整個膜電極的潛力。

膜電極評估從性能和耐久來展開，這也是下游應用繞不開的兩點。膜電極制備后，要進行活化，潤濕膜電極，建立電子、質子、氣體、液體的傳輸通道，然后電極結構優(yōu)化，提高膜電極電化學性能，再進行膜電極性能測試，同時對電壓損失進行分析，進行進一步的優(yōu)化。還有對于膜電極本身的催化活性和內阻、離子電阻、雙電層電容等做進一步的考量，包括微觀的電化學性能分析。還需要強調一下加減載測試，這也是整車系統(tǒng)比較關注的一點，即膜電極能不能響應整車快速加減載應用的需求。

對膜電極性能評估之后，還要對耐久性進行評估：對各個零部件、催化劑表征的耐久評估，包括質子交換膜的化學穩(wěn)定性和機械性能穩(wěn)定性等；對循環(huán)壽命進行測試，會模擬在車上的工況，在測試臺架上對膜電極進行耐久的預測。如果不去預測，直接上堆到系統(tǒng)或者是整車上，耐久出了問題，會導致成本很高。

有時候會發(fā)現(xiàn)，膜電極在這款電堆或者某個工況條件下，性能表現(xiàn)很好，但是到了另外一個環(huán)境或者是電堆里，它的性能和耐久就會發(fā)生很大的變化。所以我們也會研究膜電極的干濕狀態(tài)，這很影響膜電極的性能和耐久。膜電極的干濕狀態(tài)一部分受自身的設計影響，同時也會受到極板的流暢程度以及工況運行條件的影響。

膜電極的水淹會造成電堆性能不可靠、難重復以及難預測這些現(xiàn)象。膜電極水管理對于膜電極和整堆層面而言非常關鍵?，F(xiàn)在常用的手段有直接觀察，主要應用于研發(fā)階段會比較多；在整堆和系統(tǒng)層面，會通過壓降監(jiān)測和內阻監(jiān)測兩者結合，對整堆的干濕情況進行監(jiān)控。

雄韜在整個氫能產業(yè)鏈上從上游到下游都有所布局，從制氫、加氫站到中游的膜電極、電堆、發(fā)動機系統(tǒng)都有涉及，包括到下游的各種車的應用場景?，F(xiàn)在雄韜氫瑞已經推出的產品有幾款：一是A系列的石墨板電堆，現(xiàn)在A1是已經推出的，目前有了疊加一些新技術進去的“升級版”，屬于量產產品，A2是正在研發(fā)的更大功率的石墨板電堆；二是W系列是金屬板電堆，W1.0金屬板電堆已經發(fā)布；三是針對備用電源、叉車等小功率的應用場景，也會給電堆做一些系統(tǒng)的配套工作。

黃易元：精心沉淀，構建燃料電池系統(tǒng)技術壁壘


雄韜氫雄經過4-5年的產品開發(fā)和迭代，總結了燃料電池系統(tǒng)開發(fā)的幾個痛點：

1、整車匹配困難?，F(xiàn)在的燃料電池系統(tǒng)和整車廠家是分離的狀態(tài)，而燃料電池系統(tǒng)只是作為整車系統(tǒng)的一個單元，對于整車來說同一款車型會匹配不同廠家的系統(tǒng)，系統(tǒng)邊界技術參數(shù)比較明確，但對于不同的燃料電池系統(tǒng)廠家來說，詳細的技術指標就變得比較模糊；

2、由此引發(fā)第二個痛點是對零部件的特性選擇比較模糊，我們更多把握住了零部件的邊界條件輸入，對零部件的優(yōu)勢條件模糊了；

3、對系統(tǒng)輸出目標不明確，我們認為不同的場景、不同的車型，這個系統(tǒng)輸出目標應該有所不同；

4、系統(tǒng)的成本邊界不清晰，現(xiàn)階段燃料電池還處于一個示范應用推廣階段，跟燃油車的成本是無法進行比擬的，當前階段我們到底是為了保全性能犧牲成本，還是在成本和性能方面做取舍，這是值得我們去思考的；

5、基于現(xiàn)在的一個商用車應用場景，我們認為系統(tǒng)耐久評價方式不太可靠，包括零部件的評價、電堆的評價，以及整車的運營工況和系統(tǒng)實際的運營工況是不一致的。對此，雄韜氫雄始終圍繞著市場、研發(fā)、運營思路，去迭代開發(fā)產品。

基于上述痛點，雄韜氫雄制定了現(xiàn)階段的開發(fā)方向：

1、要做高集成度、高功率密度的系統(tǒng)，從系統(tǒng)層級倒逼零部件層級，去做零部件的優(yōu)化?；谏逃密嚨膱鼍埃瑫r做其他車型和其他應用場景的儲備；

2、將系統(tǒng)開發(fā)目標提煉出來的關鍵詞是氫耗，通過氫耗約束對堆的邊界、零部件的邊界，做到系統(tǒng)額定點效率超過48%，系統(tǒng)額定點氫耗年優(yōu)化10%；

3、在保全性能的前提下，做低成本系統(tǒng)，首先是核心零部件實現(xiàn)100%的國產化，其次部分核心零部件實現(xiàn)自主開發(fā)；

4、基于商用車的應用場景，要做高耐久長壽命的系統(tǒng)，首先基于電堆的特性做策略控制，其次基于系統(tǒng)層級做可實現(xiàn)的故障診斷方法。雄韜氫雄現(xiàn)有的產品特點，將引射器+分水器、閥體進行了集成；現(xiàn)在的系統(tǒng)產品主要圍繞自主開發(fā)的石墨板電堆，系統(tǒng)功率覆蓋范圍60-130kW，基于金屬板電堆的系統(tǒng)正在開發(fā)中。

圍繞著上述所設定的開發(fā)目標和方向，雄韜氫雄做了哪些工作，取得了哪些成果？

首先，將除電堆以外的核心零部件搭建了一整套的數(shù)學模型，一整套的系統(tǒng)評價方式，提取了七大零部件的關鍵參數(shù)，同時搭建了一維的仿真平臺。

再者，在氫子系統(tǒng)方面，在做引射器和分水器的自主開發(fā)，將形成自己的開發(fā)算法表，并做分水器和引射器一體化集成，形成自主知識的產權。我們希望和供應商一起縮短整個零部件的開發(fā)周期，以及促進我們對零部件的了解，對供應商還是會保持合作開放的態(tài)度。我們認為系統(tǒng)層級還是要做系統(tǒng)層級的事情，零部件的開發(fā)還是希望由零部件供應商去做。

圍繞降低氫耗做的是將排水排氮進行分開，通過大量的實驗數(shù)據(jù)做了仿真模型；在吹掃策略方面，將停機吹掃和開機吹掃分開，做三重的指標判斷最終確立最優(yōu)的吹掃策略。

在市場應用端，雄韜氫雄通過蓄電池做能量控制策略，調配燃料電池的輸出，將燃料電池控制在高效區(qū)，提升它的耐久和壽命，從而降低燃料電池的氫耗。

在系統(tǒng)耐久層級，首先在初始狀態(tài)下做到分配的一致性，基于目前大功率系統(tǒng)還是以多堆的方式為主，注重多堆流量分配一致性、單片流量分配一致性、多堆進口壓力一致性，從而反映結構設計以及零部件布局設計?，F(xiàn)在對于系統(tǒng)層級，或者說對整堆層級的多片膜電極評價方式很少。雄韜氫雄實現(xiàn)系統(tǒng)層級的單片膜電極的電化學表征，引入系統(tǒng)層級的耐久評價里面去。 

原標題：雄韜的遠大“氫”想與腳踏實地