科创中国

最近5年，由于成本、性能、寿命等方面的显著进步，燃料电池在电动汽车和发电领域的产业应用迅速发展。乘用车领域，世界主流车企已纷纷推出全功率、商业化的燃料电池乘用车；客车领域，在北美、日本、欧洲，我国佛山、张家口等地区开展了大规模的燃料电池大巴商业示范。燃料电池电动汽车以其续航里程长，燃料补充时间短等优势被认为是今后最重要的电动汽车技术。随着技术的进步，国内外燃料电池电动汽车使用的电堆均在往全功率电堆方向发展。丰田2015年上市世界第一款商业化燃料电池汽车—Mirai（未来），该车采用114kW燃料电池为动力，续驶里程超过600公里，售价约37万人民币。由于空间有限采用体积功率密度>3kW/L的金属板电堆，标称寿命为5000-5500小时。丰田在2020年底继续推出了Mirai2燃料电池电堆，其功率密度高达5.4kW/L，性能全球第一。

随着国际燃料电池汽车的上市，加上国家政策对燃料电池汽车的推动，国内越来越多的汽车企业开始开发大功率燃料电池汽车，如上汽、一汽、东风、宇通、厦门金龙等众多大型车企都开始开发燃料电池车，并且商用燃料电池汽车将进行大规模示范。如亿华通2019年宣告其研制的大功率氢燃料电池发动机取得国家检验，功率可达100KW，将用于公路客车、重卡等大功率作业车型。总的来说，我国燃料电池电堆耐久性和故障率与国际水平以及商业化的指标仍有较大的差距。因此，大功率燃料电池电堆的开发对未来汽车行业的发展具有重要意义，有助于进一步拓宽和丰厚氢燃料电池车型使用场景，带动工业进步。

但是，我国燃料电池电堆大部分依靠进口或引进技术组装，给产业发展带来巨大风险。原因是：（1）电堆设计与组堆技术低于国际先进水平。丰田Mirai2等金属板电堆功率密度达到5.4kW/L以上，武汉理工和大连化物所开发的金属板电堆功率密度为2.7-4.5kW/L，国鸿等引进技术生产的石墨板电堆功率密度约2kW/L。（2）燃料电池单堆功率偏低。全功率燃料电池电动汽车需要功率100kW以上的燃料电池单堆，而国内还很少有超过100kW的燃料电池电堆产品。（3）燃料电池寿命待突破。电动汽车对燃料电池寿命需求为10000小时，而国内车载工况寿命3000-5000小时。因此，大功率、长寿命电堆及其关键材料工程化制备技术是我国燃料电池产业发展急需解决的卡脖子技术。

本项目推出的燃料电池金属双极板电堆依托武汉理工大学燃料电池实验室，采用超薄金属双极板技术，最大功率涵盖30/80/120 kW，功率密度达到3.0/4.0/5.5 kW/L。实验室拥有电堆全部知识产权，包括超薄金属双极板、高性能长寿命膜电极、高精度电堆组装技术等。2015年，30kW金属双极板电堆在北汽福田燃料电池公交车试运行，路试超过4万公里；2017年30kW金属双极板电堆安装在张家口风能-氢能耦合发电系统，也是国内首台野外工作的燃料电池示范项目；2018年30kW金属双极板电堆应用于湖北省重点研发计划项目，并通过湖北省科技厅验收，评为优秀；2021年80kW金属双极板电堆应用于柳汽通用五菱公司乘用车，并开始验证；2021年30kW金属双极板电堆应用于东风公司乘用车，并开始验证。