300kW級金屬板電堆陣營又添一位猛將。
近日,力源科技(688565)宣布已完成系列燃料電池電堆產(chǎn)品開發(fā),功率范圍覆蓋60~300kW,掌握了60~300kW系列燃料電池電堆及零部件正向開發(fā)、批量制造的核心技術(shù),并可基于該電堆產(chǎn)品開發(fā)55~235kW級系統(tǒng),滿足乘用車、大巴車、物流車、中重型卡車、叉車、以及牽引機(jī)車等不同車型的功率需求,亦可用于分布式儲能發(fā)電等領(lǐng)域。
基于長途和重載的應(yīng)用,大功率成為燃料電池必然的技術(shù)趨勢。目前多家燃料電池企業(yè)均在發(fā)力大功率燃料電池產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。
但大功率燃料電池開發(fā)并不是靠片數(shù)的堆砌或面積上的延伸,在設(shè)計過程要不斷考慮水熱條件、氣體質(zhì)量流量等多種條件的耦合。目前市場上能推出穩(wěn)定運(yùn)行的300kW及以上電堆的企業(yè)屈指可數(shù)。
“大功率電堆開發(fā)主要通過提高電極功率密度和增加電池節(jié)數(shù)共同完成,從產(chǎn)品落地層面,大功率電堆單池級及電堆級氣體和流體分配不均勻問題是開發(fā)首要解決問題?!绷υ纯萍挤治龅?。
為此,力源科技300kW電堆在開發(fā)過程中,首先就來了場從單電池到整堆的氣體、流體優(yōu)化“革命”。
在單池級設(shè)計方向,力源科技對電堆關(guān)鍵部件雙極板結(jié)構(gòu)及流體、力學(xué)仿真、物理及電化學(xué)等研究,基于雙極板流道細(xì)密化+過渡區(qū)點(diǎn)狀+雙極板流道變徑+截面形狀等優(yōu)化設(shè)計,實現(xiàn)了氧氣和產(chǎn)物水在脊部區(qū)域的均勻分布,有效避免了高電流電極內(nèi)堵水及氣體分布不均而導(dǎo)致性能低及壽命低問題。
同時基于膜電極CL 催化劑及樹脂材料及結(jié)構(gòu)+GDL厚度及擴(kuò)散率+PEM厚度優(yōu)化及選型,實現(xiàn)了膜電極內(nèi)氣體、電子及質(zhì)子傳輸阻力的下降,進(jìn)而提高大電流性能,有效避免了大電流傳質(zhì)阻力大性能低的問題。
在電堆級即單池節(jié)數(shù)放大設(shè)計方向,力源科技通過對電堆關(guān)鍵部件雙極板結(jié)構(gòu)及流體、力學(xué)仿真、物理及電化學(xué)等研究,基于電堆各部位阻力分配+公用管路進(jìn)出口截面尺寸+公用管路進(jìn)出口截面積比例+集成化電堆流體分配結(jié)構(gòu)等設(shè)計優(yōu)化,實現(xiàn)了反應(yīng)氣體在各節(jié)均勻分配,液態(tài)水的有效排出,有效避免各界氣體分配不均導(dǎo)致大電流單低等一致性差的問題。
基于單池級及電堆級氣體和流體分配的重構(gòu)讓力源科技的電堆產(chǎn)品性能有了明顯的躍升,配套其300kW電堆的燃料電池系統(tǒng)額定功率可達(dá)235kW,電堆體積功率密度達(dá)4.0kW/L,重量功率密度可達(dá)850W/kg,峰值效率達(dá)到57%。
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