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最高突破5KW/L,数十家电堆企业“功率密度竞赛”正式拉开序幕

时间:  2020-09-28 14:23   来源:  氢云链    作者:  网络转载

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近期氢能与燃料电池产业可谓热闹非凡。各大展会/论坛密集举办、国内燃料电池企业密集发布旗下新款燃料电池电堆产品,又恰逢燃料电池汽车示范政策出台,一扫上半年由于疫情带来的负面影响。

尤其值得注意的是,国内电堆产品技术水平提升迅速,特别是功率和功率密度方面,参考公开的媒体信息和企业宣传,国内电堆似乎已经实现了对国际先进水平的“赶超”。

1、“超英赶美”,芝麻开花节节高的电堆功率与功率密度

根据燃料电池汽车示范推广政策,示范推广的车辆需要达到3.0KW/L(乘用车)和2.5KW/L(商用车)才能获得积分(见表1)。尽管对比征求意见稿有所提升,达到现阶段国际先进水平,但这并非一个多高的门槛,甚至可以说缺乏一定的技术前瞻性。

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表1 示范政策指标要求

丰田mirai“114KW、3.1KW/L”一直以来都是行业标杆。氢云链整理了今年发布的电堆产品(见表2),发现国内电堆产品发展迅速,最高功率达到200KW,功率密度最高超过了5.0KW/L,达不到“100KW,3.0KW/L”两个指标的可能出门都不好意思跟人打招呼。

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表2 2020年电堆新品情况

从工信部的推荐目录中的车型参数同样可以看到国内燃料电池功率的显著变化。

如表3所示,从2018年到2020年上半年,燃料电池汽车功率在30-40KW区间的占比明显下降,迅速由高达61%占比下降到不足6%,60KW及以上的功率区间占比提升明显,到2020年上半年占比已经超过40%。而且这还是燃料电池系统的功率参数,电堆的功率大小还要进一步提升。

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表3 2019-2020年上半年工信部推荐目录燃料电池汽车功率分布情况

电堆功率的参数尚可以靠堆电池解释,但功率密度却是真实地需要相当的技术实力。根据日本NEDO的文件,在2015年,日本燃料电池功率密度约为3.0KW/L,在2020年,日本将达到4.0KW/L的水平(见表4)——对比国内新发布的产品水平在几个关键的参数上已经没有了优势。

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表4 NEDO燃料电池性能规划

仅仅从宣传的参数上讲,国内燃料电池电堆水平已经实现了“超加赶日”。但实际上,五部委对于国内燃料电池产业的评价仍是“核心技术和关键零部件缺失、企业创新能力不强”。

2、你方唱罢我登场,混乱的功率密度计算方法

长期以来,“行业标准体系不完善”被认为是我国氢能与燃料电池行业存在问题之一。这也是电堆功率和功率密度的指标参数军备竞赛式上升的重要原因。

不同企业对电堆测试和评价方法存在差异,对于如何计算电堆的体积和功率,行业间尚未达成共识,各企业处于“自说自话”的阶段,得出的参数指标自然缺乏可比性。

有机构将电堆功率密度的评价分为活性面积层、电池组层、端板层和外壳层等方式,中间还可以再加入细分层级,如CCM层级。由于许多部件不直接提供功率,因此不同方式得到的功率密度差异很大,如德国Elringklinger公司在2015年公布的型号为NM 5金属板电堆中,活性面积层功率密度7.2 kW/L,CCM层级6.4 kW/L,电池层4.0 kW/L。同时,在不同电压点、不同气压、不同工作温度的情况下,得到的功率密度参数同样有所区别。

在下图NM5的产品介绍中,我们可以看到Elringklinger标出的功率密度参数都清楚地标出了工作气压、电压点等前提条件,这也是我国企业在宣传中需要学习之处。

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Elringklinger NM 5性能参数

出于不同的目的,企业在进行产品宣传时自然会在评价方法上有所选择。吃瓜群众们不能说企业给出的数据是“放卫星”,因为企业并没有给出测试环境与测试条件,甚至没有说明是样品还是量产产品,自然是“解释权归厂商所有”。

在这种情况下,A说产品达到了3.0KW/L,B自然不能落后,以免显得自己技不如人,找一个工况点,然后宣布达到3.5KW/L....如此循环,功率密度的军备竞赛就开展起来了,产业的真实发展水平自然就无从体现。

不否认近年来国内燃料电池技术取得了突飞猛进的发展,但在没有标准的情况下,高调宣传某些性能指标并没有实际意义,更不代表产业的真实发展水平。对缺乏标准的参数指标进行大肆宣传,还有可能会使行业外人士错判产业发展水平,形成盲目乐观的态度。

实际上,不仅仅是电堆功率密度,在其他性能指标(如电堆寿命等),甚至在已经建立了部分行业标准的氢气方面都存在检测标准不统一的问题。这也是氢能产业需要迫切解决的问题。

全国氢能标准化技术委员会研究员杨燕梅认为这个现象与产业处于快速发展阶段有关:“氢能产业目前处于高速发展阶段,技术及产品的升级更新快,所以氢能标准化面临很大的挑战。”

3、电堆发展进入了新阶段,功率之外更应该关注其他参数

多个电堆企业的负责人曾向氢云链表示,简单地拉高电堆性能曲线,在参数上对标丰田等国际先进水平并不是困难的事情,在实际应用中能否稳定地运行才是关键。

长期以来,国内燃料电池产业被认为大幅落后于国际先进水平,单堆功率与功率密度这两个关键的性能参数是最常被使用的“论据”。无论出于梳理品牌形象、还是提高行业信心、甚或是单纯吸引眼球等各种各样的目的,单堆功率与功率密度在进行品牌宣传时都被企业放在首要位置,与当初纯电动汽车对于能量密度和续航里程的宣传如出一辙。

汽车产业正处于重要的变革期,我们不能简单地认为对于单堆功率与功率密度的宣传是一股“浮夸风”,需要理解企业在发展中的难处。

目前国内燃料电池已经打通了技术链,早已解决了从0到1的“有无”问题,更多的是要解决产业化上的难点,包括产品耐久性、可靠性、一致性、成本等等。企业在进行品牌宣传之时,更应当结合产业发展情况,正确地引导媒体对企业、对产业进行宣传,从而引导社会、资本、政府等各方面人员正确地理解产业发展阶段和存在的困难,为产业发展提供实实在在的助力。
 

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