氢听论道:燃料电池关键部件技术分享(施涛副总经理主持)

发表时间:2019-11-01 11:39


“氢听剧场”是佛山国际氢能展极具特色的活动之一,已连续举办两届,是多位行业技术专家以演讲、论道的形式,共同分享氢能行业前沿技术理念及实战干货,并进行产品发布。
以下分享10月27日上午的精彩演讲!

氢听论道主持人


副总经理

Vice President

上海攀业氢能源科技有限公司

Pearl Hydrogen Technology Co., Ltd.

施涛

Steve Shi

氢听论道

     主持人:大家先休息一下,几分钟之后有一个氢听论道。
    氢听论道正式开始,昨天讲的比较多的是设备或系统层面,今天提的最多的是原材料、装备、系统集成的讨论。我先替大家问一个问题,今天邹博士、杨总,各位都提到原材料、设备的国产化。先从邹博士开始,关于原材料国产化,或者装备国产化,大家有什么观点。
    我们国产的材料、装备和进口产品有什么区别,我们未来的方向怎么样,请邹总先开始说。
    邹裕民:我拿了客户给进口的化剂来比较一下,数据放那里。铂钴是很难做的,要做成合金不是很容易。我们测试结果发现合金不是很好,所以造成性能比较差。也许我还需要再拿比较多的样品来测,我是很乐意测试来跟大家分享。这个催化剂技术包含了材料科学和化学,化学是如何处理粒子,如何做碳粒,我们相信最后我们能克服这些困难。我们和别的厂家比较,下来的结果是我们好一些,但是至少一些性能不会差太多,甚至会好一些。但需要更多的测试,但是我们也发现一个想象,浆液配置不是一般人想象直截了当,所以我们想在未来会跟下游合作,会把我们所学习到的、研发出来的如何配置浆液方法和下游分享。用好催化剂一定要客户了解催化剂浆液如何配置才能达到你预期的目的,不然把催化剂拿去没有使用得很好。而且不是每个催化剂都用一个方法,要随着催化剂不同的混料不同的方法,我们是这样子。除了不同方法还有配合步骤,还有机器,都是很重要的。以后我们会把这些跟我们的下游客户分享一下,因为我们的目的就是让下游的这些客户能用好催化剂。

    主持人:可以理解是本土化优于国外公司的所在吗?
    邹裕民:对,我们的催化剂稍微好一些,在我看法。我有一些数据,不管在粒子、氧化氢气性能上,实际上价格绝对比进口合理。我们供货期没有两三个月那么长,所以供货期比较稳定。目前有跟我们购买公斤级的催化剂,也有很多厂商测试。很多配浆液方法不太理想,阳极方面困难比较少,因为很多厂家,对我们阳极催化剂询价,用普通的方法可以测到相当好的性能。
    20%催化剂用在阳极比较理想,因为现在国内有些厂家用到50%60%70%,这样量太高了。因为你的催化剂量很高,但是阳极一般用0.1,你用那么高了催化层就会非常薄,就会有孔隙,两边气体会互相穿越,过氧化氢的产生会造成很大的问题。而且你用的量比较多,一般来讲的话在国际上不会拿这么高的,60%、70%来做阳极。我明天还有一个演讲,就是普及看法。有一些厂家了解这个道理,所以很快测试我们的阳极,得到非常好的结果。他们现在来询价,对于现在还在用50%、60%、70%在做阳极的,你们可以拿这个消息做一个参考,试试看这个阳极。因为20%的程度是够厚的,不会有Closs Over(音译)。因为Closs over产生过氧化氢的的话你的MVA的寿命马上就减低,所以我觉得那个是不太恰当。
    阴极方面也有厂家测试不错,但是阴极和阳极一般来讲碳载体不一样。你不能用一个方法做所有的浆液,有些比较经验的厂家它也是像我们这样做。随着不同的催化剂要用不同的浆液要不然达不到预期的效果。

    魏洪波:从设备来讲,氢燃料设备这一块来说定制化程度非常高,起步相对来说比较晚。我们现在的技术是在涂布技术,针对燃料电池本来的浆料特制一款设备。国外在做我们这一块像做CCM涂布,做自备的设备的厂家其实也不多。现在中国有个优势,市场在我们这边,国内有很多做CCM的厂家,这是一个优势。我们可以面对客户,我们虽然起步晚一些,但是如果客户给我们这样一个机会,我们的整个服务,我们提供给客户的定制化,灵活性会更好一些。
    当然,经验方面可能会欠缺一些。但是根据这三年,我们进入这个行业大概有三年时间。经过这几年我们整个设备测试,其实进步非常大,包括我们的整个服务,这是很多国外客户达不到的。因为他毕竟所掌握的他写工艺、条件,国内的客户并不一定适用,这一块我还是有很多发展空间,当然,这一块投入我们会逐渐增加。相信随着投入增加,我们会有更加专业的人员,尤其是在氢燃料这一块服务,对工艺更多了解的人员加入,我们这块的设备肯定会有大幅度的进步。
    主持人:邹博士的浆料放到你们涂布机会比较完美。
   魏洪波:我们的宗旨是服务好客户,其实他的工艺和我的设备结合得好,就能做出好的东西来。大家可能不太了解,其实涂布这块中国这几年发展非常快,包括现在涂布技术、狭缝模头技术、泵送搅拌系统,如何均匀涂布,这是我们要解决的问题。至于后面的固化方式,其实都是很固定的。总体来讲,我个人认为难度不是特别大。其中关键部件模头,国内外所采用的都是一样的,所以大家其实都是站在一个平台上去竞争。我们的优势国外的设备达不到,它在整个定制化,在整个服务,在整个倾听客户需求方面,

国外设备与国内的需求还是有一定的隔阂。我们希望我们的设备和客户能够形成良好的沟通,我们也会加大方面的研发投入,不管是涂布设备还是后端的制备,我们会加大。
我相信随着资本的投入,因为上市公司在这方面的投入越来越多,设备差距应该会逐渐减少。我们还有一些优势,国外不具备的。
   
    主持人:杨总麻烦您介绍一下你们的国产质子膜和膜生产设备。
   
    杨大伟:我们前两年也去过浩能的工厂,当时他们还没做过相关设备,当时我也给他们提供过一些技术方案;但是当时有自己的顾虑所以就买了一套进口涂布设备,分拆定制。也是分拆,机头、机尾在日本做,回来自己做集成,因为涉及到前期基础开发的东西。
    其实做膜这一块难度说不大也挺大,因为每一个的性质,物料的物性随着涂布的过程会有变化。因为全氟磺酸树脂跟别的树脂还不太一样,对工艺要求相当高,包括温湿度控制,涂布头的选择,都是有一定的选择。我们以前做均质的全氟磺酸膜,做得比较厚,现在要给它做薄,所以它是会有不同工艺上的选择。
    燃料电池膜我们做了三年的时间,目前这个膜国产化已经完成,从我们单位可以买到10微米的膜,包括性能什么的,我们也有一定的样品给大家。但是长期跑的数据这块还比较少,我们今年也是买了几个测试台,自己在跑数据。因为毕竟这个行业比较火,不够用。
    成本上来讲,我们膜肯定比进口便宜,这是毋庸置疑的。产能、产量,大家也不用担心,我对自己有信心。因为国内除了燃料电池这一块,钒电池这一块,基本都用我们的膜,要多少我们给多少,产能这一块大家放心。因为燃料电池和钒电池比,它用的树脂量更少,钒电池一平米膜基本上要用到170克的树脂,燃料电池20克就够了,所以它的成本会很低,未来可以做到8微米,可能就12、13克的树脂,所以这块成本是可以做到大家满意的一个价格。
    设备这一块,希望我们能和浩能或者其他厂家合作,把设备成本降下来。远期来讲这个量非常大,不可能一个企业能把市场吃掉。我们希望从装备,前期单体把价格降下来。我们本身不做单体,也是购买回来。因为这个东西很危险价格也很高,我们希望把成本降下来。全氟磺酸树脂大家国产的很难买到,我们可以给大家提供,如果大家愿意买可以卖给大家。我们希望通过这个产品的产业化,综合使用成本降下来,推动行业的发展。这是我们企业的理想,我创办这个企业的初衷就是推动燃料电池的发展。

     褚家宝:氢燃料电池双极板涂层涉及到未来,尤其是氢燃料电池大批量发展的时候,双极板涂层生产量是一个很大的瓶颈。这个双极板的涂层非常精细,要好的导电性好的耐腐蚀性,生产过程要很长时间。要用流水线走过去走的好,未来这一片成本降低。我们核算过,光涂层装备,这个装备都是百亿,甚至千亿级别的需求,所以它的国产化可能更迫切。我们氢能公司刚成立一年,做双极板涂层和这个装备,但是我们有几十年的基础,我从1989年做薄膜材料,2009年做薄膜太阳能产业化的时候发现这个国内装备有问题,2010年2011年筹备这个公司,正好有上海市的支持,我们做了大量的工作。做双极板涂层装备工艺要很深,设备需要电、磁的复合,对材料有深入的研究,所以需要长久艰苦工作。我们正好有十年的积累,我们的产品在大连化 物所、清华、同济都做测试,公司在一楼展台有样品,欢迎大家拿去做对比测试。现在双极板涂层技术不比国外差,与国外同步。我们有几十年积淀,我们有信心把涂层做好。从技术上来讲,双极板涂层不会成为瓶颈,我们有信心把涂层和装备做好。
   
    主持人:各位听众有什么问题可以提一下。

提问:我想问一下铂测试的问题,我们的测试方法可能跟你们公司测试方法有不一样的地方,如果说我们买你们公司催化剂的话,这个有一些测试标准的流程做一个对照,两边的测试结果不一致。
   
    邹裕民:这个浆液和催化剂的确有分别,我们在阴极跟阳极的浆液都不一样,因为它是不同的碳载体,现在很多客户配浆液的配方是不一样的,需要一些帮助,我们决定在这个方面是要帮助我们的客户做这个方面的事情,我们的催化剂是为了它的稳定性,所以我们做了一些处理,催化剂做了处理当然需要比较稍微高能量分散的方法,我发现有些客户用的分散方法能量是不够的,那么低的能量没有办法把这些催化剂非常均匀的分散开来,我们在这个方面是会对我们的客户有所帮助,告诉他们的办法,因为在我们实验室是可以做到重现的,比如说旋转电极的方法,旋转电极的方法是相当困难的方法,我相信2013年、2014年美国能源部向全国、全世界要求找哪个是最好的方法,我们济平在过去一年发展了这个方法,不能做重现性的旋转电极就对催化剂很难评估,所以我们花了很多时间做这个,如果我们将来决定说把催化剂给我们客户,告诉他们怎么去测试这个,这样的话客户跟我们才可以得到同样的数据。已经有两个客户直接到我们厂里面,我们告诉他怎么做,这个是没有问题的,当然我们要签一些保密协议,这个对我们自己要有所保障,一旦有了保密协议会告诉我们的客户要怎么做,事实上对催化剂性能好也要由这个体现,同时我们要得到稳定性和性能的话,它是非常高技术含量的东西,我们将来是绝对会普及这一点。   
   
    提问:因为我们我是先是测试工作站,可能买的催化剂的配方是不一样的,您的说法是能量不够,我们跟国外的催化剂做了对照的实验,在存量的分散条件下测试的,发现相差特别大,可能墨水永远看不出什么差别。所以不知道到底是本身分散的原因,因为我们也打过XRD,是有这个区别的。
   
邹裕民:你说团聚不是直接跟粒子成正比的,不是说粒子大、粒子小就比较容易团聚,而是说你碳载体上做的催化剂是不是分散的非常好,还是在碳载体上有重叠,你是说我们的催化剂还是所有的催化剂都有分散?
   
提问:分散条件都是一样的。
   
邹裕民:我和客户有交谈过,他们说他们是用不同的方法。阴极和阳极不同载体,你想一个碳载体上,在很低载体量的时候,性质有点像碳,当载体高的时候性质已经不像碳,它两个表现性质是很不一样。合理的去想,就不可能是同样分散方法。当你做了那么高的表面积的时候,铂的表面性质和碳怎么能一样?是不一样的。我们做浆液做了很久,从实验观察上和理论上是不一样,没有一个方法适合所有。我们做铂钴跟做铂碳是不一样的,铂跟钴就不一样,我怎么可以用同样的方法来做,它是有不同的,一般来讲经验比较多的不会一个浆液用在同样的上面。
   
主持人:叶总我想问一下,我们是否有通过仿真解决一些实际问题的案例可以分享一下,比如引射器,或者通过仿真对我们设计有直接帮助的案例,您能分享一下吗?

叶长流:我简单说一下,仿真是一种工具和平台。我们在这个过程中我们用了一些仿真方法,我们做自主设备的一些设计。当然,我们没有排除合作方合作,有一些合作方可能对我们来说是取长补短,他们在设备的结构设备,还有生产制造方面是有帮助的,我们一般把工艺需求提出来,通过我们自己的仿真,包括影射器做一些设计,把机理的东西弄清楚,通过这种三维流程仿真我们做原型,然后找一些原来有做过类似影射器的厂商,它可能设计出来之后它的性能刚好符合你这个要求,因为它有一个比较载的运行范围,它最大的运行范围受限、最小运行范围也受限,它有点像定制化的东西。所以这种设备很难有一个设备厂商开发一个标准化的产品,这就特别需要你的使用方,就是你系统的使用方能够有这样一个分析、计算、仿真的能力,然后跟你的设备厂商一起做开发跟迭代。我们这个仿真还是在设备开发过程中起一个非常重要的作用。
其他的设备我们也会做分析,我们做仿真的时候对系统级层面也起非常大的作用。包括系统启动运行的一些策略方面,是可以提供先期的数据和经验,包括系统控制方面。在控制方面,像很多设备燃料电池里面有耦合关系,我们需要通过仿真的方法,把它控制方面可以做一些优化,非常方便帮助我们做系统整体的开发。我今天主题也是做仿真和测试,仿真不仅在系统的设计中,还有设备开发的过程中都可以提供很有益的帮助。
   
主持人:张总,刚才您讲数据方面的采集和使用,我觉得这是一个很新鲜的话题。但对于后面车辆商业化是一个很重要的内容。现在亿华通在做运营,整车数据您这边能做采集到吗?

    张璞:我们做这个系统是这样的,我们目前只采集亿华通生产的燃料电池发动机的数据,包括它的采集核心部件产生数据。覆盖发动机、空压机、氢系统、DCDC等,这些关键数据现在大概能采集到300多项。所以亿华通和整车厂沟通的时候会开放一些数据,比如里程、车速,这些透明的数据可以开放出来。
   
主持人:现在整车厂对数据方面还是比较严的,未来是不是可能把整车数据也要一起放到平台上面?
   
张璞:就像您刚才说,整车厂对自己的数据也特别重视,现在也在谈。对于发动机的生产商,他们里边有很多数据是没办法开放给整车厂。前几天和一家车厂探讨相对来说折中的一个方式,我们可以把数据直接给到他,但是在这个过程中我们要对发动机产生的数据进行一个脱敏处理,这相当于是一个定向定制的一个数据平台。
   
    主持人:有一个准确率90%,关于准确率您是怎样一个定义?
   
    张璞:我们现在在张家口运行的公交车做验证,为什么选张家口公交车,因为它每天运行时间长里程长,每天运行的公里数也特别多,我们验证的条件比较好,对于准确率我们主要验证故障出现的情况,我们把指标数据采集回来做归类分析,归类分析之后某几个指标组合出来可能会出现某一种故障,比如水温过高,系统会得出一个结论呈现出来,然后我们跟踪车辆实际运行情况,看它是不是在我们预测的时间点出现这个问题。现在我们验证范围不算特别大,只是在74辆车上做验证,目前能到90%。但是到冬天的时候,因为张家口冬天一般零下20多度,那时候可能还要调整算法,因为它的工况完全不同,在不同区域运营的车辆,我们会采用不同的算法来进行预测,以保证其准确性。
   
主持人:下面各位听众还有什么问题吗?如果没有问题的话每个嘉宾用一句话表达对行业发展的期许。
   
邹裕民:我觉得上下游要合作,中国目前来讲任何一个公司财力无法跟像丰田这样的公司比较,那是不可能的,所以一定要经过合作才能达到第一流的水准。我们作为上游的公司,绝对敞开胸怀要跟下游合作。我们愿意把技术适当和各位分享,我们要做我们专长的事情,不要浪费太多时间做我不专长的事情,这样大家合起来才能产业做起来,当然第一步还是很重要的,现在要做国产化,把材料国产化,不然永远是一个隐忧,是长期的一个隐忧,因为人家可以控制你,希望大家有一个共识。
   
    魏洪波:总体来说我对氢燃料电池前景持乐观态度,锂电池我经历了整个过程。锂电池开始也是处处都有问题,包括故障,两小时换什么东西,三小时搞不定还要换车,其实锂电池也是这么经历过来的。但是锂电池发展到现在没有说要配专人去维护,所以事情发展总是一步步来的,只是说氢燃料电池现在我们只是处在起步,就像十几年前的锂电一样。现在锂电池电动车发展到现在其实是为氢燃料电池发展提供一个非常好的参照物,我非常乐观,我们几年或者十几年,或者2025、2030、2050左右,氢燃料发展和锂电池达到一个并驾齐驱,我觉得肯定未来会更好,这也是我们加大资金做研发,花更多的精力和时间到这一块的一个基本的判断。
   
叶长流:我们作为最下游,应该是接触市场最近的一方。我很欣喜看到上游,包括材料的厂商、还有零部件厂商、还有装备设备的厂商,都纷纷从其他行业跨行进来,或者新进来,我们总体对这个行业感觉是都往好的方面发展。但我觉得困难还是有的,我也希望我们同行都可以做基本的事情,做扎实的事情,务实推进行业的发展,不要冒进。
   
    张璞:我最早工作是在通信行业工作,后来到了互联网行业,最终2017年选择进入燃料电池行业。其实我十几年的工作经历当中,经历过通信的热潮,也经历过互联网的热潮,尤其是互联网在2013年到2018年,这几年当中大家都知道太火了。可以说现在复盘经历时觉得过火,我们认为互联网现在还有很多的泡沫。最终会死掉一大批。我们最终选择进入燃料电池是因为看到这个行业已经在起步,作为我们跨界进入行业的团队来说,我对这个行业最大的希望就是保持稳健发展趋势,大家能够持续一起向前走。
   
   杨大伟:刚才大家都说了非常多,说明大家对这个行业期盼是非常大的,十几年前我们瞄准的是燃料电池市场,做膜也做了十几年。我觉得燃料电池现在不是太火,而是不够火,我觉得会越来越火。谢谢大家。
   
褚家宝:氢燃料电池从技术上来讲确实有其他能源材料不具备的优势,我们对它未来有非常美好的预期,我希望全产业链真正从材料、配件、装备上把自己的技术做好,全产业链紧密的配合,促进健康的发展,谢谢。
   
主持人:谢谢,今天的论坛就到这里,感谢各位嘉宾,感谢各位,谢谢。



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