大功率燃料电池向上突围

　　国内燃料电池在向大功率快速迭代升级。2021年以来，国内多则企业推进大功率产品的消息引起业界高度关注。电堆方面，氢晨科技对外展示了230kW电堆开发情况；氢璞创能、新源动力在开发新一代200kW产品；神力科技、清能股份、清极能源、新研氢能等均推出大功率产品。
　　系统方面，12月上燃动力发布200kW大功率燃料电池发动机；日前潍柴动力配套中国重汽首款氢能雪蜡车，系统额定功率高达162kW；亿华通、风氢扬、重塑科技也都展示了大功率燃料电池发动机。
　　为何国内燃料电池电堆及系统企业要持续研发大功率产品？现阶段BOP供应链水平是否能跟上？技术层面还存在什么挑战？
　　燃料电池快速向大功率＂进阶＂
　　近年来国内主流燃料电池电堆企业都在持续研发大功率产品，所布局的最新一代产品，均以大功率、长寿命、高功率密度等性能亮相。
　　上述企业中，氢晨科技开发的单堆230kW的大功率电堆已经完成性能测试。神力科技最新产品SFC-B9P单电堆最大功率>150kW，额定功率 146kW，可广泛应用于中、重型卡车，城市公交车、轨道交通等。
　　新源动力2021年5月份发布两款新品，HYMOD -150和HYSYS -120，前者峰值输出功率可达150kW，设计耐久性超过10000小时，电堆功率密度4.5kW/L；后者额定功率为115kW，峰值功率为120kW，设计耐久性可达10000小时。目前新源动力还已在开发200kW的产品，已出样机。
　　新研氢能也在向大功率进阶，2021年其利用90kW双堆结构开发出180kW级燃料电池模块及其对应的140kW级燃料电池系统。新研氢能首席技术官齐志刚博士向高工氢电透露，团队后续将开发160kW级金属板电堆。
　　清能股份2021年推出电堆新品VLSIIPro，该系列产品单堆最大功率可达165kW，体积功率密度提升到4.4kW/L。清极能源重磅推出了HO系列金属堆产品，功率范围是50kW—150kW。
　　此外，雄韬氢瑞透露，将发布最新的A2系列电堆，体积功率密度达到4.0kW/L，以及同级别的大功率大于150kW的J系列电堆；氢璞创能在2020年11月发布的一款面向未来5 10年的电堆产品NowogenV，功率达到了150kW，其200kW金属板电堆也进展顺利。
　　系统企业方面大功率势头同样明显。12月4日，亿华通在北京市市委书记蔡奇的见证下，首发了240kW氢燃料电池发动机G20 。亿华通240kW氢燃料电池发动机是首款额定功率超过200kW的单系统车用燃料电池发动机。
　　风氢扬2021年6月发布全新一代燃料电池系统-SINGULAR元极，这款产品初代开发平台覆盖110kW-130kW系统功率范围，未来两年将扩展至300kW以上。同月，重塑科技也正式推出了130kW大功率PRISMAXII+镜星十二+ 燃料电池系统。此外，国鸿氢能鸿途G系列燃料电池动力模块产品表现优异，其中鸿途G110净输出功率110kW，现已广泛应用多款车型。
　　2016年至2018年，燃料电池功率大都在30~60kW；从2019年起，国内燃料电池功率开始＂突飞猛进＂，到现阶段，国内实际装车应用的高功率燃料电池电堆已可达到150kW；系统方面，国内应用于重卡的燃料电池系统额定功率也基本都在110kW以上。
　　国内大功率燃料电池电堆及系统是否还会持续走高？最终将提升至什么水平？
　　三一重工氢燃料产品规划院院长宛朝辉表示，燃料电池重卡的系统一定要向大功率发展，现在国内燃料电池系统功率普遍偏小，＂重型卡车根据运营场景需配置110-200kW甚至功率更高的燃料电池系统。＂
　　＂未来300kW的单堆也能做到，但我个人认为300kW可能是一个极限，没必要把功率提到很高，只需要将每一款产品必做到极致，做到真正的好用即可。＂新源动力首席战略官刘常福表示。
　　做好可靠性与寿命很关键
　　燃料电池向大功率方向迈进是趋势，主流企业能够开发出大功率产品也是技术实力的证明。但真正要做好大功率，现在这个阶段把产品的可靠性和寿命做好，做扎实产品的迭代，业界一致认为是关键。
　　＂重型卡车根据运营场景需匹配110 200kW燃料电池系统；重型卡车还需满足8年或3万小时寿命需求，远期需满足15年或5万小时寿命需求；同时重卡运行路况、环境等复杂多变，需以高可靠性保障长时间稳定运营。＂风氢扬总经理刘军瑞表示，未来要实现这些，需要现在就把产品的可靠性和耐久性做好。
　　高工产研氢电研究所（GGII）也提醒，从现阶段行业技术水平来看，燃料电池企业在做大功率产品的技术开发时有两点需要注意：其一，大功率燃料电池开发并不是靠片数的堆砌或面积上的延伸，在设计过程要不断考虑水热条件、气体质量流量等多种条件的耦合。
　　比如在气体管理方面，功率变大导致电堆长度增加，如何最优化歧管和每个单片中的流体分配，保证反应气体供应；在水管理方面，大功率生成水多，如何有效排出；在热管理方面，大功率发电时产热多，如何做好冷却；还要考虑电堆的一致性构成等方面。
　　其二，现有的BOP供应链水平是否能够可靠地满足大功率系统的需求。当然，在大功率燃料电池的研发带动下，未来关键部件的覆盖功率会快速提升。
　　客观看，当前国内能同时处理好这些技术挑战的企业并不多。不过，随着越来越多的企业积极开发大功率燃料电池，解决这些难题的速度应该会比想象中要快。