新研氢能齐志刚：把握金属极板及其电堆开发要点

金属堆具有体积小、重量轻、功率密度高等优势，被认为在未来燃料电池汽车上的应用潜力大，一些企业积极展开技术攻关，并取得了阶段性的技术成果。

7月3-4日，以“风口上起舞，刀口上前行”为主题的“2019高工氢电产业高峰论坛”在上海浦东嘉里大酒店3楼浦东厅盛大举办，来自车企、电堆及系统、核心材料、关键零部件、设备及氢气制储运等产业链各个环节的超500位企业高层将共聚一堂，围绕产品技术及行业发展趋势展开深度探讨交流。

在7月4日的会议现场，新研氢能源科技有限公司(下称“新研氢能”)首席技术官齐志刚发表了“金属极板及其电堆开发进展”的主题演讲。

新研氢能源科技有限公司首席技术官齐志刚

新研氢能成立于2017年，注册地在福建省泉州南安市，专注研发生产燃料电池极板、电堆、发电系统和测试台。公司在北京、大连和大同分别设有子公司：北京新研创能科技有限公司(下称“北京新研”)、大连擎研科技有限公司(下称“大连擎研”)、大同新研氢能源科技有限公司(下称“大同新研”)。

北京新研主要开发极板和电堆，具有2000多平米的研发中心，包括金属极板加工实验室、电堆组装实验室、电控实验室、电化学实验室、综合实验室、设计和模拟仿真实验室，单电池、5kW、20kW、40kW和80kW电堆测试台；大连擎研主要开发燃料电池发电系统、测试台和一些关键辅助部件，具有2000多平米的研发生产中心；大同新研主要生产燃料电池电堆、系统和一些关键辅助部件。

市场拓展方面，大同新研已与中通客车完成22辆9吨燃料电池物流车的装配，另外30辆也将在近期完成。公司与某客车企业达成了燃料电池客车的开发协议，预计该车于2019年8月上公告，并与2019年年底形成小批量订单。公司计划于2019年底之前共有2款物流车和2款客车上工信部公告。公司将在2019年下半年开始40kW级金属板电堆和系统的市场推广，和重要目标客户建立战略合作伙伴关系。

众所周知，极板具有分配氧化剂、还原剂和冷却液，支撑膜电极、保持电堆结构稳定，传导热及传导电流等功能，同时要适应电堆“高电压、高氧化性、高湿度”的工作环境。

齐志刚表示，金属极板设计要点在于功能性、活性面积比率、可加工性、形变控制、耐久性、成本等；难点在于：1、阴极板与阳极板相互关联，不能完全独立；2、冷却液流场由阴极流场和阳极流场决定，即无法单独设计；3、需要考虑板材的特性与加工难度，不能有分子水平大小的针眼；4、镀层要与板材需有良好的附着力和相近的热膨胀系数。

使用超薄金属极板(≤0.1mm)是提高电堆功率密度的主要方法之一。同时，使用超薄质子交换膜(如10μm)、使用高效催化剂(如Pt合金)、采用特殊流道(如丰田的3D流场)、提高极板活性面积、降低端板质量和体积、优化电堆紧固方式等也将助力电堆功率密度的提高。

齐志刚透露，40kW电堆是新研氢能目前的主要开发产品：1、额定功率40kW(>0.66V/单片)；2、峰值功率60kW(——0.5V/单片)；3、质量29.5kg；4、尺寸41.3*38.1*13.4cm3；5、全尺寸体积21L；6、峰值体积功率密度2.9kW/L；7、峰值重量功率密度2.0kW/kg。

新研氢能下一步工作有：优化磨具及极板成形条件；优化膜电极/极板匹配；为60——80kW电堆开发金属极板；实现每步半自动化或自动化生产，包括成形、焊接、镀层、封装、检漏等；实现生产全链条自动化或半自动化；达到年产1000个>40kW电堆的规模；2kW级空冷电堆达到1kW/kg的功率密度。