科创中国

行业领域

新能源汽车产业,新能源汽车装置、配件制造

需求背景

近年来，氢能与燃料电池技术关注度日益提升，特别是2020年以来，氢能已被视为世界能源体系中较为重要的组成部分。伴随着我国石油对外依存度的持续走高，氢能源无疑是我国汽车产业发展的重要途径。2020年9月，习总书记在联合国75次联大会议上表示，中国将采取更加有力度的政策和措施，使得二氧化碳排放力争2060年之前实现碳中和目标，而碳中和离不开氢能的推广使用。随着政府政策的加持和燃料电池技术的逐渐成熟，集环保、低碳等特点于一身的燃料电池汽车也在新能源汽车领域崭露头角。在氢能与燃料电池产业发展的风口，打破燃料电池技术壁垒，加快推进燃料电池汽车产业化进程，解锁燃料电池汽车破局之战，辽宁省第十四个五年规划明确提出聚焦洁净能源，攻克核心关键技术，是省内燃料电池企业面临的重大机遇与挑战。

需解决的主要技术难题

1. 针对国内车用燃料电池动力系统存在的功率低、成本高、环境适应性差和批量制造能力不足的问题，结合燃料电池重型卡车对燃料电池动力系统的需求，以金属双极板电堆模块为核心，开发高可靠性、低成本的大功率车用燃料电池动力系统。

2. 针对燃料电池汽车面临的复杂运行环境和工况条件，开发环境适应性强、可靠度高的燃料电池系统控制技术，确保可实现燃料电池流体、热和电闭环控制，并开展燃料电池系统的故障诊断与容错控制研究。

3. 针对大功率燃料电池汽车商业化所需的耐久性、可靠性、经济性等关键产业化指标要求，开发高可靠性、高耐久性、高经济性的燃料电池车控制策略以及与之相匹配的验证标定体系，并达到实现批量生产要求。

4. 针对长寿命、高功率密度燃料电池电堆开发需求，开发高精度细密化流场不锈钢金属双极板成型技术及其批量制造工艺，同时开展双极板快速检测技术开发。

5. 为解决燃料电池密封件在高、低温和酸、氧环境中的密封可靠性问题，开展高耐久性密封元件开发及其制备技术研究，包括：开发具有低氢气透过率、低压缩永久变形量、良好的耐热性、耐低温特性的密封材料；设计开发密封胶线的结构，实现燃料电池电堆三腔的可靠密封隔离，同时保证电堆内部良好的接触匹配，使电堆输出最优性能。

6. 针对大功率车用燃料电池系统需求，开展空压机关键技术研究，具体包括：高效宽工况离心压气机开发；先进空气动压轴承设计和高速转子动力学匹配技术；超高速高效永磁电机设计方法和制造技术；空压机系统集成及驱动控制技术；空压机系统减振降噪及可靠性提升技术。

期望实现的主要技术目标

1. 开发国产金属双极板电堆模块为核心的车用燃料电池发电系统，系统额定功率≥120kW，重量功率密度≥550W/kg（不计DCDC/框架），系统效率45%～62%，实现电堆模块-40℃存储、-30℃启动，0-100%功率输出响应时间≤12s，噪声≤75dB；氢气排放水平满足国家标准要求。

2. 燃料电池控制系统（FCU）可实现空气供给压力闭环控制，维持系统工作压力稳定，压力波动≤2kPa；空气湿度闭环控制，设定空气湿度最优控制边界条件；系统输出功率闭环控制，提高系统动态响应能力。

3. 实现系统整体设计寿命达到2万小时，动力系统维保间隔不低于一万公里，燃料经济性提升15%以上，实现动力系统和售后服务平台一体化对接。

4. 双极板厚度≤1mm，成型相对精度≤10-4，平整度＜5%；初始接触电阻≤4mΩ∙cm2@1.2MPa，腐蚀电流≤0.3μA/cm2@0.84V；寿命≥10000小时；日生产≥1000片。

5. 密封胶线：加工精度界面尺寸公差±0.03mm，拉伸强度>8.5MPa，压缩永久变形（-40℃/100℃@25%）<4%/6%，体电阻>5.4×10-13Ω·cm，成本16元/套，产能1500套/天。

6. 空压机额定流量：180g/s@PR2.7；压比（PR）≥3.2；噪声＜75 dB(A) ；控制器输入功率≤27kW；寿命＞20000h；启停次数＞16万次；空压机系统重量＜22kg （不含控制器）。

处理进度