HIDIS 2020 |易培云：上海氢晨主做核心电堆，明年产量1万台

2020年10月15日，2020氢能产业发展与创新峰会在山东济南举行。本次峰会由中国电动汽车百人会、氢理事会、山东省工业和信息化厅主办。以“引领氢能示范应用，推动黄河流域高质量发展”为主题，主要围绕氢能应用场景与商业化路径、关键技术、标准与安全、面向未来的氢能供应体系三个方面展开。在本次峰会中，上海氢晨新能源科技有限公司总经理易培云发表了题为“大功率金属板堆的技术挑战与产业化”的精彩演讲。

上海氢晨新能源科技有限公司总经理易培云。

其要点如下:

1.上海氢晨的第一条生产线在上海临港保税区。目前生产线2000台。我们希望明年达到1万台，后年达到2万台。

2.其实电堆主要有两种趋势:一种是石墨双极板，一种是金属双极板。这两个方面各有优势，各有应用场景。技术突破后金属板电极优势明显。如果按照规划2030年有200万辆汽车，中国将需要8亿块双极板。双极板的制造问题不解决，未来将成为其瓶颈。

以下为现场演讲:

刚才SAIC的鲁先生做了非常透彻的分析，包括燃料电池。从技术方面，我来说说大功率金属板堆的产业化。我是上海交通大学的教授，我会从技术方面多讲一些。

我说的是三个方面。首先是大功率反应堆的历史机遇。第二大动力堆的技术挑战在哪里？三、上海氢晨的初步探索。

通过这个补贴政策的出台，也很明确重点是支持长途运输，包括公交车、物流车、重卡。这个政策也研究过。从145千瓦的功率水平来看，他的补贴是比较高的。有一个算法。

事实上，目前的堆栈主要有两种趋势。一种是石墨双极板，一种是金属双极板。这两个方面各有优势，各有应用场景。从上海交大开始，就一直在受力、焊接、喷漆、组装。事实上，这种优势在金属板电极技术突破后更加明显。如果按照规划2030年有200万辆汽车，中国将需要8亿块双极板。双极板的制造如果不解决这个问题，将来会成为它的瓶颈。所以我们觉得这条路线更适合商业化，因为是用造车的工艺做出来的。

目前国际主流的造车用金属双极板也开始推了，包括丰田和尼可莱，都是从金属双极板的角度来推的。刚才鲁老师也从一个比较高的角度讲了。如何实现高精度装配，最终实现低成本制造？里面有示意图，很复杂，所以是串联系统。任何一个组件做得不好，都会影响其性能。我们说膜不好，密封不好，影响会很大。所以这是一个多学科多尺度的问题。

所以刚才鲁老师也讲了这个设计思路。其实这个路桩是一个核心部件，是它人体的心脏。心好不好，首先是整个人体能不能透彻理解，就像中医一样，为什么能治病，就是因为它很懂人。其实我们车上每辆车的场景都不一样。商务车和矿车不一样，因为堆的好不好，也因为你对这个场景理解不透彻。

你明白之后，如何实现这个也是我的核心技术，从材料、组件，到堆栈设计，达到设计要求，我们说catalyst。复写纸、膜、封都包含了层，所以这就是电堆发展的深层逻辑。stack的发展不是买一个电极板，卖一个膜。这是……完全不可能。这样可以发电，但是不靠谱。这就像堆栈的关系一样。

在这里的设计中，在这个图中，我们学校有20多个博士，就是做一个多学科、跨区域的模拟。一片大部分是100×400 mm，一层200 nm，所以这个尺度很大。目前世界上还没有一个软件输入数据，电极就出来了。这是不可能的，而且是跨尺度的问题，必须分段设计。

另外，它是一个多学科的问题，因为它涉及到工程热力学，化学，材料学等等，因为你想让电堆设计的组装可靠，你想设计短板，属于固体力学设计。如果想控制进出口温差均匀，就需要大量的流体模拟。更难的是，化学是一个电解腐蚀的过程。你的材料是什么样的腐蚀过程肉眼是看不到的，所以我们需要做大量的分子动力学。举个简单的例子，我们需要做涂层，你打出来也没关系。比如有些组合不防潮不导电，所以我个人认为作为交大的多学科交叉，重点是设计手段。在我们公司，我们目前已经固化的设计流程，可以在这一点上进一步模拟。

其实具体到流场设计，因为分解之后我就知道你流场的进出口温差是多少了。经过这些分解，我可以做很多计算。通过模拟计算，入口出流如何分配，如何分成80-100个流道是第一种。

其次，在长度方向上，如何保证进、出口，包括传动、排水、排热相对均匀，最终可以设计出新型的波浪形交叉流场，通过强制传动实现三维流场的表现，这是我们未来降低成本的重要路径。

下面是有400个堆叠板和800个密封环的堆叠。你怎么保证兵力分布？这涉及到空气和冷却水，一不小心就会导致不均匀。通过这样的仿真模型，可以均匀分布。

很多人都在问我，我能做到吗？能做到200 kW还是300 kW？你可以做，但没有必要现在做。再来一次，你的增压泵就有问题了。18吨到32吨的场景，一叠就够了。对于一辆40吨的重卡，基本上用两个栈就可以实现200 kW的系统，30吨以下一个栈就够一个系统了。

另外，没有一个电堆是适合所有场景的，这对于乘用车来说是需要动力的，但是对于商用车来说，效率更重要。我们需要省钱，哪怕百公里能省一块钱，这也是好事，因为交通行业利润很薄，基本在5%以下，所以每个场景车不一样，电极设计不一样，工作点选择不一样。这是我们的设计逻辑。

另外，我为什么要单独拿出印章？因为材料是一个逐渐衰减的过程，可以看到层衰减，密封的衰减甚至会导致漏气漏水，所以整个电堆都会失效，所以高可靠性的密封电堆是非常困难的，中间还有一个串联系统，导致可靠性要求非常高。所以要设计这种密封，首先要了解它的底漏是什么，是密封圈本身的漏，还是密封圈和电极板之间的粗糙，要做大量的计算。

也就是说这么多的装配过程中误差是不可避免的，我们的密封圈的误差在我们的汽车制造领域也是不可避免的。误差怎么控制，怎么设计？

比如我们的车，造不到最后，门窗装不上，就是在设计上把公差设计进去了。穿过每一个部件，我们都不能强行把它压在里面，包括密封用什么样的结构，方形的，T形的，圆形的，O形的都不一样，包括出现装配误差的时候，包括对可靠性的影响。

另外，这么多零件装配在一起，公差如何设计，在汽车领域称为“公差分配”。只有当这种“公差分配……”“ution”设计得很好，可以平衡吗？堆叠很平，片与片之间正负0.1，400片总数小于0.5，机械制造控制。

另外，最后我们走上了大规模制造，除了大规模生产，我们还要智能化。我们不想在这件事上揭人疮疤。智能制造的生产线很多。逻辑是所有零件都有误差，所有成本都不一样。所以我们在每个双极板上都有一个二维码。这个定位孔的偏差是多少，膜电极的碳纸在这里的偏差是多少，密封圈的厚度是多少？在这个背景下，我们可以进行数据结对和数据计算。比如003电极板和008电极板很好的放在一起。这是智能制造的底层逻辑，是智能制造的核心逻辑。中国移动也为我们提供技术支持。

接下来介绍一下，上海氢晨是上海交大10-15的核心技术。我们氢晨主要是核心反应堆，不会再做动力系统了。我们主要是把反应器做好。就像我们常说的，铁路机车要保留自己的区段，大家要把这个区段做得最精细，最工业化。这样产业才能升级。所以我们定义核心反应堆，这是我们临港自贸区做的第一条生产线。目前生产线2000台。我们希望明年达到1万台，后年达到2万台。

这是我们目前的产品线，轻卡、冷链车、通勤车我们都做了相应的栈。我来介绍一下电抗器的设计逻辑，就是竞争力第一，性能好，第二，寿命长，第三，第三，成本低。这说起来容易，做起来却很难。所以通过高性能，通过几个方面。

首先，你的设计更好。性能好了以后，你用的材料少了，降低了成本。

二是配套。不是最好的膜电极和双极板搭配在一起很重要。

第三是生命很重要。有人问你这个叠板传热的问题。材料的衰减只是其中一部分，密封失效的情况更多，这也和高精度生产有关。如果制造精度不好，我们的膜电极涂层也不好，这样放在一起就会开裂。

接下来通过Wavey Cross的设计，现在的震动包括IP都可以达到IP68，还有很高的稳定性和可靠性。电池在额定点可以做到正负0.1，6.5毫伏，充电点电压偏差8.5毫伏，电池最怕偏差，所以一致性很重要。另外，从全寿命来讲，我们150 kW的反应堆可以短时间长时间运行，我们可以稳定一个多小时。此外，长寿还有几大因素。第一个流场设计的很好，不能有逐渐的过通风，过干燥，过湿润。这个电极可以达到1.6度。所以，这个设计很重要。你不能把水或气体困在某个地方。这是第一个。

第二个连接要很均匀，不然会有木头理论和短板效应。

第三，一定要通过一些材料、层、密封材料的老化。

另外两个最重要的是膜电极包括涂层。

另外，刚才说的使用寿命和制造精度有很大关系。左图是实现自动部署。我们用自动激光完成安装后，每一个都填好400后，是否歪了会在后台传到系统。如果有偏差，就不能安装。目前我们的反应器和Jethydrogen还有差距，包括所有的防水防尘措施。

一是性能提升，成本降低。这是第一个逻辑。

其次，要实现一体化。端板集集流板、绝缘板和端板于一体，减少了零件数量，成本降低了56.92%。

随着对进气优雅度、进气和加湿要求的降低，可以适配更多的BOP配件，这将使系统成本降低30%左右。我设计一个栈用户很难集成吗？相反，如果用户对……ble，成本会降低。目前这种反应堆可以实现国产部件的集成。

这是上海临港的自由贸易区。我们在这里建立了一个示范园。最后感谢大家，抽空去上海临港指导。不足之处请批评指正。

谢谢大家！(注:本文根据现场速记整理，未经发言人审核。)2020年10月15日，2020氢能产业发展与创新峰会在山东济南召开。本次峰会由中国电动汽车百人会、氢理事会、山东省工业和信息化厅主办。以“引领氢能示范应用，推动黄河流域高质量发展”为主题，主要围绕氢能应用场景与商业化路径、关键技术、标准与安全、面向未来的氢能供应体系三个方面展开。在本次峰会中，上海氢晨新能源科技有限公司总经理易培云发表了题为“大功率金属板堆的技术挑战与产业化”的精彩演讲。

上海氢晨新能源科技有限公司总经理易培云。

其要点如下:

1.上海氢晨的第一条生产线在上海临港保税区。目前生产线2000台。我们希望明年达到1万台，后年达到2万台。

2.其实电堆主要有两种趋势:一种是石墨双极板，一种是金属双极板。这两个方面各有优势，各有应用场景。技术突破后金属板电极优势明显。如果按照规划2030年有200万辆汽车，中国将需要8亿块双极板。双极板的制造问题不解决，未来将成为其瓶颈。

以下为现场演讲:

刚才SAIC的鲁先生做了非常透彻的分析，包括燃料电池。从技术方面，我来说说大功率金属板堆的产业化。我是上海交通大学的教授，我会从技术方面多讲一些。

我说的是三个方面。首先是大功率反应堆的历史机遇。第二大动力堆的技术挑战在哪里？三、上海氢晨的初步探索。

通过这个补贴政策的出台，也很明确重点是支持长途运输，包括公交车、物流车、重卡。这个政策也研究过。从145千瓦的功率水平来看，他的补贴是比较高的。有一个算法。

事实上，目前的堆栈主要有两种趋势。一种是石墨双极板，一种是金属双极板。这两个方面各有优势，各有应用场景。从上海交大开始，就一直在受力、焊接、喷漆、组装。事实上，这种优势在金属板电极技术突破后更加明显。如果按照规划2030年有200万辆汽车，中国将需要8亿块双极板。双极板的制造如果不解决这个问题，将来会成为它的瓶颈。所以我们觉得这条路线更适合商业化，因为是用造车的工艺做出来的。

目前国际主流的造车用金属双极板也开始推了，包括丰田，尼可莱，都是从金属双极板的角度来推的。刚才鲁老师也从一个比较高的角度讲了。如何实现高精度装配，最终实现低成本制造？里面有示意图，很复杂，所以是串联系统。任何一个组件做得不好，都会影响其性能。我们说膜不好，密封不好，影响会很大。所以这是一个多学科多尺度的问题。

所以刚才鲁老师也讲了这个设计思路。其实这个路桩是一个核心部件，是它人体的心脏。心好不好，首先是整个人体能不能透彻理解，就像中医一样，为什么能治病，就是因为它很懂人。其实我们车上每辆车的场景都不一样。商务车和矿车不一样，因为堆的好不好，也因为你对这个场景理解不透彻。

你明白之后，如何实现这个也是我的核心技术，从材料、组件，到堆栈设计，达到设计要求，我们说catalyst。复写纸、膜、印章都是有层次的，所以这是……的深层逻辑ack开发。stack的发展不是买一个电极板，卖一个膜。这肯定是不可能的。这样可以发电，但是不靠谱。这就像堆栈的关系一样。

在这里的设计中，在这个图中，我们学校有20多个博士，就是做一个多学科、跨区域的模拟。一片大部分是100×400 mm，一层200 nm，所以这个尺度很大。目前世界上还没有一个软件输入数据，电极就出来了。这是不可能的，而且是跨尺度的问题，必须分段设计。

另外，它是一个多学科的问题，因为它涉及到工程热力学，化学，材料学等等，因为你想让电堆设计的组装可靠，你想设计短板，属于固体力学设计。如果想控制进出口温差均匀，就需要大量的流体模拟。更难的是，化学是一个电解腐蚀的过程。你的材料是什么样的腐蚀过程肉眼是看不到的，所以我们需要做大量的分子动力学。举个简单的例子，我们需要做涂层，你打出来也没关系。比如有些组合不防潮不导电，所以我个人认为作为交大的多学科交叉，重点是设计手段。在我们公司，我们目前已经固化的设计流程，可以在这一点上进一步模拟。

其实具体到流场设计，因为分解之后我就知道你流场的进出口温差是多少了。经过这些分解，我可以做很多计算。通过模拟计算，入口出流如何分配，如何分成80-100个流道是第一种。

其次，在长度方向上，如何保证进、出口，包括传动、排水、排热相对均匀，最终可以设计出新型的波浪形交叉流场，通过强制传动实现三维流场的表现，这是我们未来降低成本的重要路径。

下面是有400个堆叠板和800个密封环的堆叠。你怎么保证兵力分布？这涉及到空气和冷却水，一不小心就会导致不均匀。通过这样的仿真模型，可以均匀分布。

很多人都在问我，我能做到吗？能做到200 kW还是300 kW？你可以做，但没有必要现在做。再来一次，你的增压泵就有问题了。18吨到32吨的场景，一叠就够了。对于一辆40吨的重卡，基本上用两个栈就可以实现200 kW的系统，30吨以下一个栈就够一个系统了。

另外，没有一个电堆是适合所有场景的，这对于乘用车来说是需要动力的，但是对于商用车来说，效率更重要。我们需要省钱，哪怕百公里能省一块钱，这也是好事，因为交通行业利润很薄，基本在5%以下，所以每个场景车不一样，电极设计不一样，工作点选择不一样。这是我们的设计逻辑。

另外，我为什么要单独拿出印章？因为材料是一个逐渐衰减的过程，可以看到层衰减，密封的衰减甚至会导致漏气漏水，所以整个电堆都会失效，所以高可靠性的密封电堆是非常困难的，中间还有一个串联系统，导致可靠性要求非常高。所以要设计这种密封，首先要了解它的底漏是什么，是密封圈本身的漏，还是密封圈和电极板之间的粗糙，要做大量的计算。

也就是说这么多的装配过程中误差是不可避免的，我们的密封圈的误差在我们的汽车制造领域也是不可避免的。误差怎么控制，怎么设计？

比如我们的车，造不到最后，门窗装不上，就是在设计上把公差设计进去了。穿过每一个部件，我们都不能强行把它压在里面，包括密封用什么样的结构，方形的，T形的，圆形的，O形的都不一样，包括出现装配误差的时候，包括对可靠性的影响。

另外，这么多零件组装在一起，怎么设计……公差在汽车领域被称为“公差分配”。只有这个“公差分配”设计好了，才能平衡。堆叠很平，片与片之间正负0.1，400片总数小于0.5，机械制造控制。

另外，最后我们走上了大规模制造，除了大规模生产，我们还要智能化。我们不想在这件事上揭人疮疤。智能制造的生产线很多。逻辑是所有零件都有误差，所有成本都不一样。所以我们在每个双极板上都有一个二维码。这个定位孔的偏差是多少，膜电极的碳纸在这里的偏差是多少，密封圈的厚度是多少？在这个背景下，我们可以进行数据结对和数据计算。比如003电极板和008电极板很好的放在一起。这是智能制造的底层逻辑，是智能制造的核心逻辑。中国移动也为我们提供技术支持。

接下来介绍一下，上海氢晨是上海交大10-15的核心技术。我们氢晨主要是核心反应堆，不会再做动力系统了。我们主要是把反应器做好。就像我们常说的，铁路机车要保留自己的区段，大家要把这个区段做得最精细，最工业化。这样产业才能升级。所以我们定义核心反应堆，这是我们临港自贸区做的第一条生产线。目前生产线2000台。我们希望明年达到1万台，后年达到2万台。

这是我们目前的产品线，轻卡、冷链车、通勤车我们都做了相应的栈。我来介绍一下电抗器的设计逻辑，就是竞争力第一，性能好，第二，寿命长，第三，第三，成本低。这说起来容易，做起来却很难。所以通过高性能，通过几个方面。

首先，你的设计更好。性能好了以后，你用的材料少了，降低了成本。

二是配套。不是最好的膜电极和双极板搭配在一起很重要。

第三是生命很重要。有人问你这个叠板传热的问题。材料的衰减只是其中一部分，密封失效的情况更多，这也和高精度生产有关。如果制造精度不好，我们的膜电极涂层也不好，这样放在一起就会开裂。

接下来通过Wavey Cross的设计，现在的震动包括IP都可以达到IP68，还有很高的稳定性和可靠性。电池在额定点可以做到正负0.1，6.5毫伏，充电点电压偏差8.5毫伏，电池最怕偏差，所以一致性很重要。另外，从全寿命来讲，我们150 kW的反应堆可以短时间长时间运行，我们可以稳定一个多小时。此外，长寿还有几大因素。第一个流场设计的很好，不能有逐渐的过通风，过干燥，过湿润。这个电极可以达到1.6度。所以，这个设计很重要。你不能把水或气体困在某个地方。这是第一个。

第二个连接要很均匀，不然会有木头理论和短板效应。

第三，一定要通过一些材料、层、密封材料的老化。

另外两个最重要的是膜电极包括涂层。

另外，刚才说的使用寿命和制造精度有很大关系。左图是实现自动部署。我们用自动激光完成安装后，每一个都填好400后，是否歪了会在后台传到系统。如果有偏差，就不能安装。目前我们的反应器和Jethydrogen还有差距，包括所有的防水防尘措施。

一是性能提升，成本降低。这是第一个逻辑。

其次，要实现一体化。端板集集流板、绝缘板和端板于一体，减少了零件数量，成本降低了56.92%。

随着对进气优雅性、进气和加湿要求的降低，可以采用更多的防喷器附件，这将降低系统成本b……30%左右。我设计一个栈用户很难集成吗？反之，如果用户舒适，成本就会降低。目前这种反应堆可以实现国产部件的集成。

这是上海临港的自由贸易区。我们在这里建立了一个示范园。最后感谢大家，抽空去上海临港指导。不足之处请批评指正。

谢谢大家！

(注:本文根据现场速记整理，未经发言人审核。)

标签：丰田

汽车资讯热门资讯