今天上午举行的2019年度上海市科技奖励大会上,“高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术”项目荣获上海市技术发明奖特等奖。双极板是燃料电池的核心部件之一,上海交通大学科研团队经过15年研发,与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业合作研制出了具有自主知识产权的金属双极板。
这种采用“两板三场”结构设计的双极板是国际首创,其性能指标达到国际先进水平。由国产双极板串联层叠组成的车用电堆,功率为115千瓦,处于国际“领跑”地位,实现了燃料电池汽车的全功率驱动。
“15年磨一剑”初心不改
“研发燃料电池的人要有情怀,在看不清市场前景的情况下,也不能放弃。”作为项目第一完成人,上海交大机械与动力工程学院来新民教授感慨道。燃料电池以氢气、空气中的氧气等为原料,在催化剂作用下通过化学反应产生电流,排放的是水,不会造成空气污染。业界普遍认为,加注氢气的燃料电池汽车是汽车未来发展的一种“终极形态”。与纯电动汽车相比,燃料电池汽车的加注时间很短,续航里程更长,环保性能更优。然而在各种新能源汽车中,燃料电池汽车的商用进程较慢,市场前景长期以来不太明晰。
早在2005年,来新民就开始带领团队研发燃料电池双极板。在“15年磨一剑”历程中,他们遇到过很多技术挑战,也一度因看不清燃料电池汽车的发展前景而感到困惑,但他们选择了坚持,始终没有改变研究方向。
从2017年起,中国、日本、韩国、欧盟和美国相继发布了氢能发展规划。根据我国政府规划,到2030年,国内燃料电池汽车将达到百万辆规模。根据上海市政府规划,到2030年,上海燃料电池汽车全产业链年产值将突破3000亿元,带动全国燃料电池产品多元化应用。
如何实现我国氢能蓝图、打造上海产业高地?研发燃料电池的关键核心技术是必由之路。作为核心部件,双极板占电堆体积的80%,承载着氢气场、氧气场、冷却液流场“三场”的传输和导电功能。在厚度仅为1毫米左右的金属双极板上,分布着密密麻麻的流道,精度达到微米级,氢气、氧气、冷却液就在这些流道里传输,发生奇妙的电化学反应。近年来,日本、欧洲企业研制出钛合金双极板,取代了传统的石墨双极板。如果中国企业无法制造这种部件,国内汽车企业就只能依赖进口。