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,新能源汽车相关设施制造

需求背景

目前，氢能已成为世界能源体系中较为重要的组成部分，燃料电池汽车也在新能源汽车领域崭露头角。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，已成为制约氢能与燃料电池产业发展的关键问题。为了加快我国燃料电池汽车产业化进程，项目旨在满足车企对大功率、高可靠性及低成本的车用动力系统的需求，围绕车用燃料电池电堆模块，以国产化、长寿命、低成本的目标，开展包括电堆模块关键零部件膜电极与双极板的开发，模块集成设计，可靠性与耐久性研究等相关工作，并完成电堆模块的车用燃料电池系统工程化验证。

需解决的主要技术难题

1、开发150kW级高可靠性车用燃料电池电堆模块。模块设计包括膜电极开发、双极板设计和模块集成设计等。

2、通过研究现有国产材料在膜电极中的适用性、降低催化剂的载量、提升膜电极的抗反极能力等，开发出高性能、长耐久、低成本的膜电极制备工艺，实现规模化生产。

3、设计开发高效金属双极板，主要包括双极板分配区、活性区的流道设计、公用通道、进气口、涂层、密封等功能区设计、低成本涂层结构开发、开发密封结构优化、双极板机械强度提升。

4、模块集成设计主要包括紧固结构设计，封装箱设计等。通过紧固结构设计保证电堆内部组装力分布的均匀性和电堆模块在长时间运行过程中的稳定性。通过优化封装箱设计保证电堆模块在汽车运行环境中的适应性，满足抗振动、抗冲击、防水防尘等要求。并通过相关策略研究提升电堆模块的可靠性和耐久性。

5、基于开发的150kW级电堆模块进行发电系统应用验证，针对空压机、氢回流泵、水泵等进行相应的匹配选型，以验证电堆模块的车用工程化验证。

期望实现的主要技术目标

1、开发150kW级别燃料电池模块：功率密度＞4.0kW/L，-30oC无辅助启动，耐久性设计目标≥10000h。

2、膜电极活性面积≥200cm2，Pt用量≤0.3g/kW，功率密度≥1W/cm2，抗反极时间≥100分钟（75oC，0.2A/cm2，膜电极性能损失≤10%），膜电极耐久性≥10000h，膜电极产能≥10万片/年。

3、双极板厚度≤0.9mm，整板平整度≤2mm，初始接触电阻≤3mΩ•cm2，腐蚀电流≤0.3μA/cm2，设计耐久性≥10000h。

4、研究燃料电池电堆模块的车用发电系统适用性，完成工程化应用验证。

5、开发出150kW级别大功率燃料电池电堆，并完成车用燃料电池系统工程化验证。

6、申请10项以上专利。

处理进度