加氫15分鐘續(xù)航150公里,穿行于臨港新片區(qū)的中運量2號線是國內(nèi)首條應用氫能源動力的中運量公交線路,而新片區(qū)氫能公交車累計行駛里程已達1000萬公里;在北京、廣東、江蘇、內(nèi)蒙古、陜西等地,各類氫能商用車投入運營,“喝”氫“吐”水,動力強勁又不會產(chǎn)生污染排放,它們所采用的“發(fā)動機”——燃料電池電堆,都來自上海交通大學孵化出的創(chuàng)業(yè)企業(yè)上海氫晨新能源科技有限公司。
在臨港新片區(qū)運行的氫能源動力中運量公交線。
雙極板和膜電極組成一塊電池板,數(shù)百對電池板“手拉手”就組成一個燃料電池電堆。電堆是氫能源電池最為核心的部件,決定著一輛車的核心動力與性能。針對這一“卡脖子”技術(shù),氫晨科技不斷突破燃料電池功率、性能和壽命指標,開發(fā)出80千瓦、100千瓦、120千瓦、150千瓦、230千瓦、300千瓦等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3代金屬極板水冷燃料電池電堆,批量應用于乘用車、公交車、大巴車、重卡、物流車、環(huán)衛(wèi)車、中運量等多個領(lǐng)域,綜合性能達到國際先進水平,并收獲海外訂單。
從實驗室走向生產(chǎn)線,實現(xiàn)“0到100”創(chuàng)新突破
從實驗室走向生產(chǎn)線,再到落地應用,回憶起“二十載磨一劍”執(zhí)著于氫能的創(chuàng)業(yè)歷程,上海交通大學機械與動力工程學院教授、上海氫晨新能源科技有限公司董事長兼總經(jīng)理易培云感慨道:“奮斗是創(chuàng)業(yè)的靈魂,不拼不闖一定沒有前途。”
氫晨的故事始于2005年的上海交通大學實驗室,創(chuàng)始團隊首次探索批量化制造在燃料電池領(lǐng)域的應用。一群理工男堅持研發(fā),掌握了大功率電堆的裝配理論與關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)“從0到1”的突破;對接產(chǎn)業(yè)需求,開發(fā)了國內(nèi)首個百千瓦級燃料電池電堆,實現(xiàn)“從1到10”的跨越;之后,落戶臨港新片區(qū)并建立產(chǎn)業(yè)化基地,組建專門的運營團隊,研制出我國首條大功率電堆批量化生產(chǎn)線,實現(xiàn)“從10到100”的產(chǎn)業(yè)化落地。
2019年,氫晨所在的上海交大團隊獲得上海市技術(shù)發(fā)明獎特等獎。這項成果打破了國內(nèi)燃料電池汽車核心零部件對國外進口的依賴,制造出屬于中國人自己的燃料電池電堆。
從實驗室到生產(chǎn)線,氫晨做到了無縫銜接,這背后是研發(fā)人員日以繼夜的堅持,盡管氫能產(chǎn)業(yè)幾經(jīng)起伏,大家也不曾放棄。易培云記得,2020年底,氫晨迎來首個200臺批量交付訂單。“那是我們真正上車的第一批訂單,壓力很大,大家也都鉚足了勁。當時臨港的產(chǎn)線剛剛就位,為了趕交付,我和研發(fā)負責人兩個月沒回過家,抱著被子盯在產(chǎn)線上,我們的團隊也是如此。”
“吃著碗里的,看著鍋里的,想著地里的”
從80千瓦到300千瓦,不是簡單的數(shù)字疊加。易培云表示,每一次燃料電池電堆的指標突破都是一個全材料體系的變化,一臺燃料電池電堆包含的技術(shù)涉及材料學、化學、機械工程學、流體力學、工程熱物理學等,設(shè)計模塊也相當復雜,每一次數(shù)字上的突破都是體系的重構(gòu)與提升。
“我們搞氫能,一直是吃著碗里的,看著鍋里的,想著地里的。”易培云說,為此,氫晨設(shè)立前瞻事業(yè)部,一群人專做海外技術(shù)和市場分析以及基礎(chǔ)材料研究,秉承“生產(chǎn)一代、研發(fā)一代、儲備一代”的研發(fā)策略,氫晨產(chǎn)品不斷提質(zhì)降本、更新迭代,實現(xiàn)技術(shù)突圍。2022年發(fā)布的第三代產(chǎn)品——單堆300千瓦大功率金屬板燃料電池電堆,體積功率密度進一步突破至6.2千瓦/升,比肩國際一流水平。眼下,氫晨正朝著更高目標挺進。
高企的成本一直是氫燃料電池商業(yè)化落地的一個痛點,而氫晨在功率不斷做大的同時,也將成本不斷做低。“從2019年至今,我們單個電堆的成本從100多萬元降到30萬元左右,兩年后預計能再降一半,基本達到民用標準。”易培云告訴記者,氫晨的目標是到2025年讓燃料電池成本接近換電重卡,2030年要接近柴油車。
一邊解決用氫的問題,另一邊,氫晨也著手布局“氫從哪兒來”。2021年,氫晨開始切入上游制氫領(lǐng)域,投入PEM電解槽研發(fā),并成立全資子公司氫盛能源。其自主研發(fā)的兆瓦級PEM電解槽有助于解決制氫、儲氫環(huán)節(jié)的一系列技術(shù)難題,進一步加速商業(yè)化。目前,氫盛能源兆瓦級PEM電解槽測試甲類廠房已投用,二期200兆瓦級PEM生產(chǎn)線正在實施。
臨港土生土長的“鏈主”企業(yè)
今年政府工作報告指出,加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這讓氫晨和眾多向“綠”而行的企業(yè)倍感振奮。“一季度明顯感覺到整個市場熱了起來,今年電解槽業(yè)務預計會有較快增長,我們的年度經(jīng)營目標也會調(diào)高。”在易培云看來,今年氫能行業(yè)將迎來快速增長,“基本相當于2013年的鋰電市場”。
站上風口的氫晨,既依靠企業(yè)自身的努力,也離不開上海和臨港新片區(qū)良好的生態(tài)環(huán)境。近年來,氫晨引入臨港新片區(qū)管委會、申能集團、臨港集團、國家綠色基金等戰(zhàn)略資本,在產(chǎn)業(yè)配套、企業(yè)服務、基金投資、市場拓展等方面獲得全方位支持。“政策力度、應用場景、產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢齊齊發(fā)力,氫晨科技與臨港新片區(qū)同頻共振,已成為土生土長的‘鏈主’企業(yè)。”易培云說。
臨港新片區(qū)在氫能領(lǐng)域布局多年,已形成集整車、發(fā)動機系統(tǒng)、核心部件、關(guān)鍵材料、高端裝備、場景應用、基礎(chǔ)設(shè)施于一體的產(chǎn)業(yè)格局。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,已成長為國內(nèi)電堆龍頭的氫晨發(fā)揮“鏈主”作用,吸引上游的上海治臻新能源股份有限公司、上海唐鋒能源科技有限公司,下游的康明斯氫能中國總部等優(yōu)質(zhì)企業(yè)集聚。
在易培云看來,氫能作為新興行業(yè),想要進一步發(fā)展,步子還需邁得更大些。“首先是屬性問題,目前,氫氣還被納入?;饭芾?,制取只能在化工區(qū),如果將其納入能源角度管理,放開就地制氫加氫,成本將大大降低。其次,在運氫、儲氫等環(huán)節(jié),也需要相關(guān)政策進一步放開。”上海和臨港新片區(qū)能否先行先試新的氫氣管理辦法,易培云充滿期待。
來源:文匯報 作者:周淵
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