2021年9月15-17日，“第三届世界新能源汽车大会”（WNEVC 2021）在海南国际会展中心盛大召开，由中国科学技术协会、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办。本次大会以“全面推进市场化、加速跨产业融合，携手实现碳中和”为主题，邀请全球各国政产学研各界代表展开研讨。

在9月17日上午举办的“燃料电池商用车示范应用与技术创新” 主题峰会上，上海氢晨新能源科技有限公司副总经理白云飞发表精彩演讲。

白云飞主要观点如下：

白云飞介绍了氢晨在开发燃料电池过程中的具体实践，他认为燃料电池是一个非常复杂的重要核心零部件，在开发过程中会面临很多技术难题，需要在设计、装配和量产方面做好功课。希望借助政府的规划，加快产业化应用。

以下内容为现场演讲实录：

各位同仁，大家上午好。刚刚不管是余老师、还是卢总、还是侯教授都介绍了关于燃料电池的前景趋势，包括一些技术。氢晨昨天刚刚获得了这次大会的奖项，我们从2005年就开始做研究，下面我把氢晨产业化的工作向各位同仁们汇报一下。

今天的题目是大功率电堆技术的挑战和产业化，主要分三个部分：第一个部分是大功率电堆历史机遇；第二个是技术挑战；第三个是产业化的成果。电堆的历史机遇，从能源角度也好，从碳达峰角度也好，各位专家其实都说的非常好，包括碳税也有。因为时间关系，我就不过多阐述了。

燃料电池大家应该都很熟悉，我重点跟大家汇报一下，技术挑战当中我们做的一些工作。燃料电池是一个非常复杂的重要核心零部件，在开发过程中会面临很多技术难题。氢晨发布了150千瓦的电堆，由400节的单电池组成，有700多平方厘米，在这个面积当中的每一节的电池中间的密封都会非常的难。比如说整个在800个密封面上面，会有超过1500米的密封，如果密封有问题就不行。小电堆有一百多节，大功率的电堆甚至到的五六百节，这么多电堆装配起来一致性怎么保证？这么多节的电池，装配的时间和效率怎么保证满足未来的生产需求？

所以我们整个的研究思路，包括的创新思路，都是采用的多学科跨领域的方法。既结合了机械工程、固体力学，又涉及到了传质、传热、电化学。每一张图片上面都有自己的仿真模型，每一张后面都有曾经或者现在都会有1到2个博士会做相关的工作。

综合来看，电堆的整个的生产过程可以归纳为3点。第一个电堆在设计上一定要有高可靠的设计方法，设计好了怎么进行装配，必须需要高一致性的叠装。电堆里面既有气体流也有液体流，还有排水的问题。必须整体的做出来，涉及到电化学，电怎么传导，通风散热怎么进行，我们要研究当中的水、电、热的分布模型。我们建立了岛和槽的分布，在分配区域的设计当中都有模型设计，对3D的流场分析。做了这些之后，我们形成了“Cross-flow”的设计。

密封性的设计：燃料电池将近有1500米的密封要求。氢原子分子半径非常的小，有反应特性，我们结合机理上面来看，对碳纳米橡胶材料做了分析。最后选择双峰结构，只有双峰结构才能保证密封效果，实现了零下40度储存。

流道和密封都设计好了，400多节的电池要考虑到误差设计。我们在膜电极、密封、端板整个的设计过程中，把层叠压力进行了仿真模拟计算。在计算过程当中，对压力传递和压力的分布去进行分析，这样的分析过程可以实现整个的电堆压力均匀分布，每一片单电池之间都要有可靠性。

设计的非常好了，那在装配过程当中能不能实现？为了保证每一片膜电极的来料都是非常可靠的，我们对来料进行筛检、测量，测量之后会计算、进行ABC类的分类，分类之后进行预装，来保证整个的电堆的自动识别，自动匹配、自动装配，进入全流程的监控。匹配完成之后进行装配，装配好之后执行了“一面六杆”的方法，满足了极限度小于0.3毫米的质量要求。这个质量要求能为后续的电堆的每一片的单电池的一致性作出保障。

叠的非常的准，压紧的时候是不是能保证一致性？能够非常稳定的把电堆压紧才能实现400节的燃料电池的极差控制到20个以内。

我前面说设计的非常好了，装配的过程当中也做了非常多的工作。但是装配过程怎么样能够实现产业化，怎么样实现批量化制造。这通过全自动的、批量的、柔性的生产线来实现。

首先要做部件的检测，检测的设计过程当中，刚刚我提到了32个点做检测，检测的过程当中我们用到的是每一个点，每一个检测完了之后我们对极板的状态进行仿真分析，第二个装完了之后对电堆的气密性做检测，进行自动抓取和放置的过程，每一个极片都有二维码，抓起、放置的速度不一样，速度不一样会导致部件的抖动导致垂直度的问题。

我们把整个的过程进行了控制，既保证我的装配时间在3秒以内，还要保证我的整个装配的质量。

抓取完成之后是堆垛，一片膜电极一片双极板来堆垛，定位、放置、回程实现电堆的装配。100千瓦级的装备，手工装配是4个小时，我们现在实现20分钟的装配，同时能保证我们装配的质量。因为我是堆芯60公分，保证电堆和电堆的一致性非常的好。

我们做了很多产业化的实践。第一个我们在交大燃料电池上面做的工作，是2005年开始做的。我们在一系列的关键零部件的企业都有做，到现在为止重卡、商用车、公交车等等都有很多应用。

氢晨只做电堆，希望在电堆在燃料电池里面做的更精、更专更深、更快。大家一起谈TCO, 我们的性能成本能够跟传统的燃油车相比，这个是未来能够实现氢能替代燃油的根本。

氢晨目前有四款产品，80千瓦、100千瓦、120千瓦、150千瓦。公交车、物流车、冷链车、重卡包括49吨全都有一些应用，包括未来的一些舰船和备用发电我们都有很好的尝试。

我们在设计当中使用的一些设计要求，尤其可以稍微的强调的一点，比如说振动，振动用的是国标16750，我们用了6个G的加速度。整个堆看起来比较厚实，在质量功率密度来说可能会有一些损失，但是整车的可靠性安全性才是第一位。

设计、研发、生产包括批量化生产已经都在临港的基地里面实现了。临港有一个非常大的规划，从2019年开始建立氢产业园，包括现在也在做加氢站，做一些公交、重卡的示范应用。结合上海市的氢产规划，马上会发布临港的氢产规划，尤其是重卡领域。借助临港、借助上海示范城市群，希望有更好、更快的发展，谢谢大家。

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）