1月14日消息，中國(guó)氫能聯(lián)盟理事單位清華大學(xué)核研院燃料電池實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“基于新材料體系的大功率燃料電池技術(shù)及應(yīng)用示范”取得突破，成功研制出超過(guò)100千瓦大功率燃料電池電堆，并完成測(cè)試驗(yàn)證。

去年以來(lái)，隨著國(guó)家補(bǔ)貼政策落地，各地政府紛紛出臺(tái)相應(yīng)政策文件，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的布局規(guī)劃。我國(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入“產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”的前夕，但“痛點(diǎn)”仍在電堆的成本和技術(shù)。

目前，氫燃料電池不僅可以解決鋰電池的里程短板，還在重載、長(zhǎng)距離場(chǎng)景中優(yōu)勢(shì)明顯。為滿足大型車輛、商用車的需求，未來(lái)燃料電池必將朝大功率的方向發(fā)展。

由于起步較晚，我國(guó)燃料電池電堆水平與先進(jìn)國(guó)家相比較為落后，無(wú)論是單堆功率、功率密度還是使用壽命等方面，均存在一定差距。

在2020年《新能源汽車推薦目錄》的燃料電池商用車中，燃料電池系統(tǒng)額定功率呈明顯遞增趨勢(shì)，前1-8批次燃料電池系統(tǒng)額定功率集中在40-60千瓦之間；9-12批次燃料電池系統(tǒng)額定功率在60-90千瓦之間的車型居多；第13批的17款，電池功率平均功率為7千瓦，而2020年上半年中國(guó)氫燃料電池的平均額定裝機(jī)功率僅為49.58千瓦。

燃料電池的設(shè)計(jì)研發(fā)分為膜電極、雙極板、電堆封裝以及BOP系統(tǒng)（包含氫氣子系統(tǒng)、空氣子系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、電控單元等）四大部分。燃料電池單堆功率達(dá)到100千瓦并非是單純的數(shù)量疊加。單堆功率提高意味著功率密度提高，對(duì)元件散熱等工藝都提出了更高要求。

針對(duì)大功率燃料電池電堆的開(kāi)發(fā)難點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)室采用316L不銹鋼箔材和兩板三場(chǎng)的結(jié)構(gòu)、無(wú)定型碳的防腐涂層設(shè)計(jì)，并聯(lián)合浙江鋒源氫能科技公司，建立了高耐腐蝕的超薄金屬雙極板連續(xù)制成生產(chǎn)線；

另外，通過(guò)膜電極材料體系、漿料配制和涂覆工藝改進(jìn)，從整體上優(yōu)化了催化層中多相物質(zhì)傳輸通道與三相反應(yīng)界面，大幅提升了膜電極的性能(最大功率密度達(dá)到2.1瓦/平方厘米)。

基于以上關(guān)鍵部件，該實(shí)驗(yàn)室通過(guò)多輪的電堆結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、流體分配與流場(chǎng)分布仿真驗(yàn)證，解決了大功率電堆溫度、壓力、濕度差異化分布難題，組裝出了超過(guò)100千瓦的大功率燃料電池電堆，并通過(guò)長(zhǎng)城汽車股份公司的第三方測(cè)試，在車用工況下，額定功率達(dá)到103.2千瓦（3.55千瓦/升），在額定功率點(diǎn)穩(wěn)定測(cè)試超過(guò)一小時(shí)，期間輸出功率波動(dòng)不足1%。最高功率輸出達(dá)到125kW(4.3千瓦/升)。

該成果具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在交通動(dòng)力、儲(chǔ)能調(diào)峰、熱電聯(lián)供等工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。