燃料电池工程化生产降本探讨

浏览数量: 0     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-12-29      来源: 本站

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01 氢能产业发展的三个阶段


第一阶段:政策补贴阶段(2020-2024):补贴阶段政策是主要推动,产业链国产化进程持续推进,补贴期末 FCV 产销规模达到十万辆上下,市场规模千亿,燃料电池系统成本降至2元/W 附近,商用车为主要放量车型。


第二阶段:后补贴阶段(2025年以后):预计 2025 年前后,氢燃料电池产业将更加趋于市场化,加速在重卡等商用车领域的替代进程,并向乘用车拓展,2030年前后整车市场规模达到百万辆,市场规模达到万亿,系统成本降至1元/W以下。


平价阶段(商业化):远期氢燃料电池系统成本将持续下降,除车用外将逐步打开轨交、船舶、储能、发电等应用市场,进入平价阶段。系统降本由“国产化”主导向“国产化+规模化”驱动转变。



02 燃料电池降本路线


燃料电池组成与成本分析 (核心组件成本:膜电极+双极板)


02-1 膜电极设计及选材降本

1、膜电极组成部件(碳纸、pem)的最大化利用。在设定双极板流场区域与膜电极活性区域需要结合目前碳纸,质子交换膜的宽幅,做到最大化利用,有很多设计未考虑到该因素,导致材料的浪费,利用率不足80%,以至于采购成本居高不下。

例如:活性区的长度为350mm(以碳纸宽幅为长度基准)、宽度147mm(以pem宽幅1/2为宽度基准),这样的长宽设计可以让两种部件材料100%被利用。



2、材料国产化(成本降幅50%以上)


通过以上设计,无论是降低成本还是缩短交货期都有很大的帮助


02-2 双极板成本组成及分析


双极板成本分析


核心要点:


1、材料成本占比适中


2、刀具和人工成本呈正相关性


双极板降本途径




1、通过更改材料切割工艺降低材料损耗,达到降本目的(降本增益5%-10%)


2、利用多头自动化设备提高生产效率(生产效率提升2-6倍)


3、优化极板流场设计(降本增益20%-60%)

减少加工刀具规格与流槽数量,减少换刀频率来降低工时,优化流场特征设计(槽宽,脊宽),适当放宽极板尺寸公差降低成本,提高刀具寿命及产品合格率达到降本目的


降本效果显著,可做到低于50元一组的成本



双极板降本途径--优化简化双极板设计


1、设计特征复杂性直接影响到加工时长,在保证性能情况下,尽量简易化,同一种规格刀具能完成加工的,不增加第二种规格刀具,槽的数量越少,加工时间越少(差1-3倍加工时长)


2、流槽与脊宽度大小影响加工速率与成品率,过小的槽与脊,加工过程容易断刀与崩脊,建议:流槽>0.8mm;脊宽>0.5mm


3、相关尺寸要求适度宽松(不影响一致性及使用效果)



04 华熔氢能发展方向


1、保证性能前提下,开发高性能低成本双极板;


2、研发燃料电池用其他领域碳产品;


3、用于储能方向双极板寿命突破8万小时;




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