“氫”+“氧”產(chǎn)生水。 這種簡(jiǎn)單的物理反應(yīng)代表了未來(lái)新能源汽車(chē)發(fā)展的高層方向。 而且，如何充分利用車(chē)用燃料電池中的氧氣，形成“高、大、長(zhǎng)”的動(dòng)力，是國(guó)際上的難題。 明天上午，解決這一國(guó)際困境的辦法將突然出現(xiàn)在2019年北京科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)的主席臺(tái)上。 由北京交通大學(xué)、河北大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的“高功率密度燃料電池薄金屬雙極板及大規(guī)模精密制造技術(shù)”明天將入選2019年北京市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

“引擎”里有東西

發(fā)展生物質(zhì)能源和燃料電池汽車(chē)已成為全球共識(shí)。 我國(guó)已將燃料電池汽車(chē)納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。 預(yù)計(jì)2030年年產(chǎn)值將達(dá)到100萬(wàn)輛。而燃油板就是這種未來(lái)汽車(chē)的“引擎”。 隱藏在“發(fā)動(dòng)機(jī)”中，由數(shù)百塊電池板“手拉手”組成的電池堆，是燃料電池形成的動(dòng)力源核心； 又因?yàn)殡姵囟颜既剂想姵叵到y(tǒng)成本的60%，占整車(chē)成本的30%，電池堆是提高燃料電池汽車(chē)成本的“金鑰匙”。

“由于汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)大功率、遠(yuǎn)距離、低成本的要求，燃料電池電堆的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是從原來(lái)的增程或低功率向全功率模式發(fā)展。” 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、北京交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程大學(xué)院士賴新民告訴記者，高功率密度、高功率輸出、長(zhǎng)壽命運(yùn)行、低成本制造的車(chē)用電堆研發(fā)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。從2005年開(kāi)始成為整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的初衷。

要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須顛覆傳統(tǒng)的石墨板堆。 “乘用車(chē)燃料電池對(duì)體積重量要求嚴(yán)格，碳材料電池極板又大又重。” 但換代說(shuō)起來(lái)容易，在實(shí)踐中需要從技術(shù)到生產(chǎn)全部自主創(chuàng)新。 經(jīng)過(guò)十余年的研究，該項(xiàng)目終于發(fā)明了一種新型結(jié)構(gòu)的薄金屬雙極板“兩板三場(chǎng)”。 基于這種結(jié)構(gòu)，氫、氧、水流場(chǎng)的新分布方式，創(chuàng)造了三代12片金屬雙極板。

金屬板材的“中國(guó)方案”

這不就是車(chē)牌嗎？ 將這塊長(zhǎng)40分米、寬10分米的金屬板握在手中，很難想象這是“十五年磨一劍”。 只見(jiàn)這塊長(zhǎng)度不超過(guò)1.2毫米的金屬板上刻著整齊有序的花紋，似乎并沒(méi)有什么特別之處。 也正是它，金屬板的長(zhǎng)度較業(yè)界最薄的石墨板減少了52%，石墨板電堆的功率密度提高了2.4倍，讓燃料電池成功地放在了前面卡車(chē)的駕駛室。

那么，這400塊金屬板就必須緊密“排列”在一起，不能“擠在一起”。 研究人員開(kāi)創(chuàng)了密合板多步成形偏差補(bǔ)償、激光點(diǎn)焊變形抑制等一系列新技術(shù)。 新技術(shù)突破了金屬雙極板堆疊的接觸均勻性困境。 研制出全球首款400片115千瓦大功率車(chē)用電堆，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)全功率驅(qū)動(dòng)，一次加氧，一口氣可跑600公里。

在2019世界新能源汽車(chē)大會(huì)上，項(xiàng)目組研發(fā)的電堆技術(shù)震驚了所有人，被評(píng)為代表新能源汽車(chē)方向的八項(xiàng)前沿技術(shù)之一。 國(guó)內(nèi)外知名汽車(chē)品牌企業(yè)紛紛來(lái)到位于臨港的廣州至臻考察并提出多方面的合作意向。

創(chuàng)新鏈的“第一步”

對(duì)于金屬雙極板而言，提出新結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品只是長(zhǎng)鏈創(chuàng)新的第一步。 高功率密度燃料電池薄金屬雙極板，根據(jù)論文項(xiàng)目繪制生產(chǎn)圖紙； 搭載“交大”金屬雙極板電堆的新能源汽車(chē)加速?gòu)纳a(chǎn)線走向高速公路。 賴新民與志同道合的朋友和同學(xué)們，依靠多年的科研項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)立了北京至臻。

值得“慶幸”的是，公司發(fā)展之初，連續(xù)兩年獲得上汽集團(tuán)燃料電池技術(shù)研究項(xiàng)目的穩(wěn)定投資，鑫源動(dòng)力大力配合。 同時(shí)，北京市教委和臨港集團(tuán)的持續(xù)支持，讓這家員工不到10人的小型科技公司迅速成長(zhǎng)為擁有80多名員工的成長(zhǎng)型企業(yè)。 現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)已建成年產(chǎn)50萬(wàn)片金屬板的全流程生產(chǎn)線，占據(jù)國(guó)外氫能源燃料電池市場(chǎng)的一半以上。

“這只是中國(guó)氫能源燃料電池汽車(chē)發(fā)展的一小步。” 賴新民表示，中國(guó)汽車(chē)要想真正實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)的角會(huì)，需要在多個(gè)零部件、材料、系統(tǒng)等方面有更大的創(chuàng)新。 突破。

新民報(bào)記者 馬亞寧