燃料电池双极板发展趋势和产业化挑战 演讲ppt

上海治臻新能源装备有限公司市场商务负责人，负责公司市场开发，商务拓展方向。

上海治臻新能源装备有限公司（简称“上海治臻”）成立于2016年3月10日，公司由上海交通大学技术团队发起、上汽集团等单位参与设立，是中国第一家燃料电池金属极板的专业制造企业。公司拥有完全自主知识产权，专注于高性能低成本的燃料电池金属极板的批量化制造，开发了具有自主知识产权的燃料电池金属极板流场设计、精密成形、高速激光焊接和高性能复合纳米涂层等先进工艺，形成了系统的金属极板制造技术。

周建平

上海治臻新能源装备有限公司市场商务负责人

先生

业化挑战

上海治臻新能源装备有限公司

主要内容

第一篇：双极板发展趋势第二篇：产业化挑战

第三篇：治臻解决方案

产业背景

新能源汽车发展迅速、前景广阔

混合动力或插电式

纯电动

（续航里程短，充电时间长）燃料电池

（续航里程长，添加燃料时间短）

Navigant Research 最近发布的一份报告显示，2024年左右，燃料电池汽车每年的全球销量将接近23万辆。

燃料电池是未来新能源汽车的

必然选择！

双极板是车用燃料电池的核心部件

每辆车需要300-400片双极板，成本占电堆的30%。而双极板特征尺寸小、相对面积大，结构复杂，加工难度高。

燃料电池结构

极板

膜电极

车用燃料电池400mm

1.0mm

0.8 mm

流道宽度≤1.0mm ；流道数量>60

车用燃料电池对双极板的要求

❒成本低、体积小、重量轻❒使用寿命长，稳定性好❒良好的机械性能

❒

抗冲击、抗震动性能好

-6

-

传统石墨双极板

❒铣削制造，效率低，成本高

冲压成形金属极板的技术特征

NISSAN

HONDA

GM

冲压成形金属双极板

冲压成形成本低，适合批量生产 材料超薄，电堆功率密度高

抗振性好，易于整车集成

基于冲压+焊接+涂层工艺的金属双极板及其电堆，成为国精密冲压激光焊接表面改性

电堆装配

-7-

主要内容

第一篇：双极板发展趋势第二篇：产业化挑战

第三篇：治臻解决方案

挑战一：燃料电池汽车多样化需求

全球共有整车制造商约500家，汽车的多用途、多型号对燃料电池电堆提出多样化、定制化的柔性制造要求。

车型车载工况寿命要求成本要求…

功率几何尺寸

挑战二：

燃料电池制造要求高

孔隙率>0.78 几何偏差<5% 密封<0.001sccm 一致性

流道高度<10 μm 几何偏差<5% 密封<0.0001sccm

一致性

制造偏差层叠式引入 部件物化特性偏差引入 残次部件引入

✓密封性能？✓单池一致性？✓局部压损？✓接触性能？✓

排水性能？燃料电池关键部件制造偏差和残次品等引入层叠式结构极易引起电堆失效。因此，电堆高比功率、高可靠性等对燃料电池制造水平提出更高的要求。

挑战三：金属双极板制造工艺要求高

构型设计两板三场的构型-“超薄”&“高性能”双极板冲压成形激光焊接精密成形与回弹补偿激光胶焊变形控制

“精密”

单极板表面涂层

多元复合纳米涂层“耐久”

主要内容

第一篇：双极板发展趋势第二篇：产业化挑战

第三篇：治臻解决方案

3.1 治臻关键自主核心技术

多物理场耦合优化极板设计

机理分析指导精密制造

3D结构

“原子尺度”构建功能性涂层

上海治臻金属极板制造车间

2017年底建成了国内首条完成燃料电池金属极板生产线，首次在国内实现金属极板由板型设计到全工艺链加工的交付能力，设计年产能达到50万片，形成千

辆车级别配套能力。

3.2 治臻极板大规模量产

电堆功率密度

第一代双极板

（石墨基）

成形、激光连接及表面处理；

效率高、成本低

强度高、致密；

石墨铣削或模压；

效率低，成本高；

脆性，抗振性能差；

1.0

2.0

3.0

第二代双极板

（2D金属）

第三代双极板

（3D金属）

流道更加细密

精度要求更高

一致性好

寿命更长；

效率高、成本低

；

技术发展的特征-未来工作设想

2020

20002015