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新源动力-深耕燃料电池电堆技术/产品研发与商业化推广

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新源动力-深耕燃料电池电堆技术/产品研发与商业化推广

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来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2019/12/18
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一、单位概况

 

新源动力股份有限公司(以下简称新源动力)成立于2001年4月,由中国科学院大连化学物理研究所、兰州长城电工股份有限公司等单位发起设立,是国内最早致力于燃料电池产业化的股份制企业之一。公司注册资本达到1.12亿元人民币,员工人数已超过200人。

 

2006年“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”获得国家发改委正式授牌,同年获国家人事部批准建立“博士后科研工作站”。

 

新源动力自成立以来,一直专注并深耕于燃料电池电堆技术和产品的研发与商业化推广,业务范围覆盖燃料电池电堆、系统、关键零部件及其测试台架。目前已发展成为中国燃料电池领域规模最大,集科研开发、工程转化、产品生产、人才培养于一体的专业化燃料电池研发制造企业。

 

 

新源动力于2009年通过ISO9001质量体系认证,2010年取得CE产品安全认证证书,2014年10月取得中国电器工商协会会员证书,2015年12月21日获批“大连市燃料电池工程技术研究中心”,2016年6月荣获标准化良好行为证书,2016年7月取得知识产权管理体系认证证书,2017年第四次被认定为高新技术企业,2018年取得科技型中小企业入库编号,2018年12月顺利通过ISO9001体系换版认证及IATF16949认证。

 

二、技术能力

 

新源动力从“十一五”以来一直承担“863”计划、国家重点研发计划等多个科技部重大专项——车用燃料电池发动机研制相关课题,完成的各项技术指标国内领先,部分关键技术已达到国际一流水平,并以此为基础在燃料电池发动机技术领域取得了多项创新成果,拥有完整独立的自主知识产权。

 

新源动力所拥有的自主知识产权专利技术,涵盖了质子交换膜燃料电池发动机系统关键材料、关键部件、电堆、系统各个层面取得了多项科技创新成果。截止2019年6月,新源动力拥有自主知识产权专利技术473项,国际专利3件。

 

新源动力的产品研发范围包括新型催化剂、质子交换膜等基础材料选型与评价、新型电堆设计与开发、燃料电池流体力学和固体力学仿真、新产品试制和测试评价、产品批量制造工艺开发。拥有二维/三维设计软件、流体力学和固体力学模拟仿真软件,可实现关键零部件功能性前期开发;拥有PDM信息管理系统,可实现对研发产品数据收集和分析功能;拥有微机工作站、光学显微镜、万能试验机、电化学工作站等软硬件配套设施,以保证关键零部件的安全性和可靠性检测。

 

新源动力秉承现代企业管理理念,以顾客为中心,本着“加强过程管理,致力于持续改进,提供顾客满意的产品和服务”的质量方针,通过18年的研发和制造积累,建立健全了产品开发体系,测试评价体系,生产管理体系,售后服务等体系。为满足车企要求制定了基于APQP和GVDP的燃料电池产品的开发流程,详细定义各阶段的工作内容及输出,并进行评审,严格控制研发质量。

 

雄厚的技术实力,新源动力研制和开发的燃料电池相关产品已成功应用在多个领域,并在2008年北京奥运会、2009年联合国开发计划署(UNDP)上海示范项目、2010年上海世博会、2011年德国柏林第

十一届必比登挑战赛、创新征程-2014年新能源汽车万里行活动等相关重要的示范运行活动中均取得了优异的成绩。

 

2017年11月17日,搭载新源动力生产的HYMOD®-36型车用燃料电池电堆模块的上汽大通首款氢燃料电池轻客FCV80于广州车展正式发布上市,FCV80是国内首款正式量产上市的燃料电池汽车,它从电堆到整车,完全由国内自主研发、自主生产。它的上市代表着我国最先进的氢燃料电池技术成果落地,代表着我国燃料电池汽车正式步入商业化进程。

 

2016年起至今,新源动力已经实现累计装车600余辆,累计运行里程超过1,000万公里,减少碳排放量2000吨以上。其中,爆款产品HYMOD®-36型车用燃料电池电堆模块,通过了产品概念开发、功能样件、工程样件、小批量生产阶段,截止2018年12月31日已累计生产销售约500套。

 

新源动力在确保技术先进性的同时持续扩充产能,现已初步完成产业化布局和1000台(套)/年的产能建设,规划至2020年底,筹资投入3.5亿元,提升产能至每年3000台(套)。

 

三、主要产品

 

新源动力开发的燃料电池产品已经完全能够满足乘用车、商用车和专用车辆需求,并已通过第三方的转动实验检测、HYMOD®-36型车用燃料电池电堆模块已耐久性突破8000小时,实现-10℃低温启动,防水防尘等级达到IP67,通过GB/T 33978-2017《道路车辆用质子交换膜燃料电池模块》要求的-40℃~60℃储存试验。

 

2019年2月27日,第十五届东京燃料电池展览会上,首次发布了最新一代产品:大功率金属双极板HYMOD®-70型车用燃料电池电堆模块。

 

1、主要技术优势

 

1)高集成度的大功率单电堆模块:通过多轮的结构优化设计、流体分配仿真验证,解决了流体分配一致性的难题,保证电堆在高电流密度下稳定的性能输出;

 

2)基于阳极水管理的、无空增湿的燃料电池电堆模块:通过优化电极结构、流道设计及明确操作条件对膜含水量和电池性能的影响,结合氢循环的水热管理技术,实现产品在空气无增湿条件下的稳定运行,氢气利用率可达99%以上;

 

3)高安全性、高可靠性:该模块防水防尘性能达到IP67等级要求,抗振性能满足SAE J2380要求,EMC 满足ISO11452 7637 等级及CISP25二级要求,绝缘性能优秀,使用过程中安全可靠;

 

4)长寿命、高耐久性:依据燃料电池的性能衰减机理的分析,实现燃料电池电堆关键材料体系的筛选以及控制策略的优化,保证了电堆的长寿命和高耐久性;

5)环境适应性强:采用不影响电堆耐久性的低温环境应用策略及水热管理方案,实现-30°C低温启动和-40°C低温存储;

 

6)易于批量制造:采用易于批量制造的薄金属双极板方案,配备有规模化的膜电极生产线,电堆/模块组装生产线、专用质量保证下线测试台架。

 

2019年5月10日,HYSTK®、HYMOD®6款燃料电池新产品正式上市销售,分别为: 

1)复合板电堆模块HYMOD®-50:额定功率52 kW、峰值功率58 kW;

2)复合板电堆模块HYMOD®-60:额定功率70 kW、峰值功率78 kW;

3)金属板电堆模块HYMOD®-70:额定功率70 kW、峰值功率85 kW;

4)复合板电堆HYSTK®-30:额定功率26 kW、峰值功率29 kW;

5)复合板电堆HYSTK®-40:额定功率35 kW、峰值功率39 kW;

6)金属板电堆HYSTK®-70:额定功率70 kW、峰值功率85 kW。

 

以上6款新产品均针对车用工况开发和验证,适用于乘用车和商用车的应用。其产品技术优势在于,性能更加领先,功率密度高;高可靠性和耐久性;环境适应性强(低温环境可无辅助加热启动):更易于系统集成。HYMOD®-70型车用燃料电池电堆模块已经获得多家车企的小批量订单。

 

电池

电池模块

 

电池系统

 

电池测试系统 

 

 

2、近期科技奖励

 

2018年5月,200系列车用燃料电池电堆技术及整车应用开发项目荣获2018年度《上汽技术创新奖》。

2019年7月2日,以新源动力为代表的“高比功率的车用燃料电池电堆”技术成果,在2019世界新能源汽车大会上被评选为本届世界新能源汽车大会八项“全球新能源汽车前沿技术”之一。

 

五、研发进展

 

HYMOD®-70型车用燃料电池电堆模块为新源动力研发的第三代金属双极板质子交换膜燃料电池,是“十三五”国家重点研发项目“高性能低成本燃料电池电堆及关键材料的关键技术研究与工程化开发”研发成果,其技术性能更加卓越。

 

该项目主要针对车用燃料电池电堆的开发需求,完成了自增湿膜电极开发、适应高电流密度操作金属双极板设计、高度集成化的电堆设计及开发等工作。

 

其金属双极板经过电堆环境5000小时运行测试表明,可以满足车载工况运行的要求。该项目同时进行了膜电极关键材料的开发,使膜电极的性能已经达到0.2gPt/kW的要求。

 

项目开发的大功率金属双极板燃料电池电堆在阴极无外增湿的操作条件下,额定输出功率达70kW,峰值输出功率达85kW,电堆功率密度达到3.4kW/L。

 

该电堆的可靠性、环境适应性已通过实验验证和第三方检测:电堆的抗振性能满足设计要求,电堆模块防护等级达到IP67,绝缘性能≥2MΩ,可以实现-40℃储存/-30℃启动。

 

项目成果为我国燃料电池汽车开发提供了关键技术支撑,已申请专利50余件,发表论文20余篇。

 

目前,新源动力正加速推进第四代金属双极板质子交换膜燃料电池的研发工作,单堆功率将突破120 kW,并可满足全功率燃料电池的应用需求,预计2019年底前完成开发。

 

新源动力将继续坚持燃料电池核心技术的自主创新、正向开发,提高产品性能,降低产品成本;将继续坚持开放合作、独立商业化运营的共赢理念,以满足所有整车企业、系统集成商等客户的产品需求。

 

作为中国燃料电池产业化实践的领跑者,新源动力一直践行着公司成立的初心与愿景:“燃料电池 驱动世界”,并将竭尽全力推动中国燃料电池产品技术的创新和氢能燃料电池产业的蓬勃发展。

 

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