“膜電極和雙極板占據燃料電池核心成本,其中雙極板的降本途徑主要有三種:工藝降低材料損耗、利用多頭自動化設備提高生產效率、優化簡化極板流場設計等。” 華熔科技董事/副總經理鮑憲均在2022高工氫電年會上演講時指出。
鮑憲均的演講主題是“燃料電池工程化生產降本探討”。眾所周知,燃料電池兩個組成部分,也是占主要的成本,就是膜電極和雙極板這一塊,分別占據約37%、15%的電堆成本,降本的突破點主要在設計和選材方面。
膜電極方面,如果設定雙極板流場區域與膜電極活性區域時,結合目前碳紙、質子交換膜的寬幅做到最大化利用,可以避免材料浪費導致的成本過高。
如膜電極活性區的長度為350mm(以碳紙寬幅為長度基準)、寬度147mm(以pem寬幅1/2為寬度基準),這樣的長寬設計可以讓兩種部件材料100%被利用,整個膜電極的成本能夠下降3%到5%。
雙極板方面,從成本組成來分析,刀具成本大約占35%,其他的人工成本30%,材料成本占30%,剩下的就是一些輔助的成本。
“圍繞著三個主要的成本是我們降本增效的突破點,第一點就是通過更改材料切割工藝降低材料損耗,可以達到降本增益5%-10%的目的。”鮑憲均指出,我們之前切片用的鋸條寬度在1.5mm左右,導致成本非常的高,改為水刀或者激光切割的材料損耗就大大降低很多。
第二點就是利用多頭自動化設備提高生產效率,生產效率可提升2-6倍。“原來單片加工是需要40分鐘,如果讓我們采用6到8頭的CNC的話,平均下來一片板子也就需要5分鐘的時間就OK了。”鮑憲均表示。
第三點是優化極板流場設計。雙極板分為公共通道、分流區域以及輔助區域、有效區域等部分。“我們加工過程中經常會發現很多時間都浪費在分流區域,因為分流區域可能需要動用10把刀加工,而且道具的規格太多。在保證性能的情況下我們盡量簡化,能用一種規格的刀具完成的盡量別動用第二種規格的刀具,然后操作數量少,加工的時間也少,我們內部所稱‘一刀流’,直接一把刀就可以加工一片極板。”他解釋道。
華熔科技通過減少加工刀具規格與流槽數量,減少換刀頻率來降低工時,優化流場特征設計(槽寬,脊寬),適當放寬極板尺寸公差降低成本,提高刀具壽命及產品合格率達到降本目的,降本效果顯著,可做到低于50元一組的成本。
作為國內燃料電池石墨雙極板高端制造領導者,華熔科技的實力不止體現在對降本增效的精益求精上。
公司位于浙江省長興縣國家級綠色制造產業園,擁有標準廠房30000平方米,設有燃料電池事業部、半導體及光伏石墨事業部、石墨導熱膜事業部等多個石墨復合材料項目;擁有發明專利50余項,僅雙極板領域申請專利20余項,涵蓋微孔封堵材料,石墨基材,加工工藝,氣密檢測等領域。
其雙極板產能2萬片/天,年產能超600萬片,2022年實現300萬片的出貨,產能和出貨量多年位居行業榜首。產品經多家客戶使用驗證證明,華熔科技雙極板配套的整堆性能衰減最小,且在耐乙二醇、耐老化、耐壓、壽命等多項指標中排名優異。
下一步,華熔科技將在保證性能前提下,持續開發高性能低成本雙極板,并研發燃料電池用其他領域碳產品,將用于儲能方向雙極板壽命突破8萬小時。腳踏實地求生存,氫力氫為謀發展!