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燃料电池装备 “竞备赛”打响

发布日期:2022-10-15 16:25:35   来源 : 高工轻电    作者 :高工轻电    浏览量 :95
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倒计时50天!年会邀请

2022高工氢电年会暨高工金球奖颁奖典礼

☞专场冠名:氢晨科技、新研氢能、利元亨、 世椿新能源、鸿基创能、杜科新材、昆龙卓盈、中鼎恒盛

☞颁奖典礼冠名:氢璞创能

颁奖晚宴联合赞助:科威尔、东莞嘉拓、明天氢能

☞时间:2022年11月21-23日(周一-周三)

☞地点:深圳机场凯悦酒店

商务合作&报名参会:钟先生 136 4274 7191


政策驱动下,国内氢燃料电池产业快步进入商业化发展初期,产业链企业产能布局步伐加快,对产线设备的需求大幅增加。同时,随着氢燃料电池市场规模不断扩大,企业对生产效率、产品良率、产品一致性等提出了更高要求,各环节的生产工艺正随着市场化进程不断迭代。
 
高工产研氢电研究所(GGII)调研数据显示,2022 H1 中国氢燃料电池生产设备市场规模为 2.88 亿元,接近2021 年全年市场规模的 30%。具体到产业链各环节,可划分为燃料电池关键材料生产设备、膜电极生产设备、双极板生产设备、电堆&系统生产设备等。
 
在2022(第四届)高工氢电产业峰会上,隆深氢能、世椿新能源、魔方新能源、昆龙卓盈、东莞嘉拓、金泉益、利元亨、超音速、航天华阳、江苏兴锻智能等燃料电池生产装备企业高层针对行业发展、企业运营状况等发表主题演讲,展现出当前装备企业奋楫争先的峥嵘风貌。概况如下:
 
燃料电池关键材料生产设备
 
催化剂(Pt/C 或 Pt 基合金催化剂)、质子交换膜、气体扩散层(GDL)等为代表的燃料电池关键核心材料的标准化生产对行业发展至关重要。
 
GGII 统计数据显示,截至 2022 年 7 月,中国氢燃料电池关键材料设备企业共有 4 家,分布在华东、西北和华南三大域。GDL 设备企业有 3 家,质子交换膜设备企业有 2 家、催化剂设备企业有 2 家。
 
航天华阳是中国航天科技集团旗下专注氢能关键材料、生产装备的国家级首批重点“专精特新”小巨人企业,产品包括气体扩散层生产设备、质子交换膜生产设备、催化剂涂层生产设备等。
 
其气体扩散层成套生产设备解决了材料拉伸变形撕裂、材料的憎水/疏水性、材料高温氧化等问题;质子交换膜成套生产设备总长超过一百米,材料的宽度可以从500到1300毫米,可以满足连续多次涂布、多次贴合的生产工艺;催化剂涂层生产设备采用直接涂膜法大大提高了生产效率,同时也提升了催化剂的利用率,膜电极的性能也得到提高。
 
“我们始终坚持核心关键零部件自主生产,普通常规零部件外协生产配套的发展原则,目前三分之二的零部件为自主完成,包括墙板的制造加工,高精密辊轴的加工,以及高精密零件的加工等。” 航天华阳新能源装备事业部总经理左博宇表示。
 
膜电极生产设备
 
目前膜电极(MEA)按照催化剂层的涂覆方式可以分为热转印、直涂、喷涂等工艺。随着 MEA 的批量化生产,国内常用的生产工艺为热转印和直涂工艺。

GGII 调研数据显示,2022 H1 中国氢燃料电池膜电极生产设备市场规模为 0.61 亿元,接近去年全年 MEA 设备市场规模的 1/5。国内膜电极企业多数已经完成第一条量产线的调试和批量供货。部分头部企业已经开始产线扩建和区域布局,膜电极设备的需求也由以前的单机过渡为线体解决方案。
 
以隆深氢能为例,其不断在MEA制造领域攀登新的高峰。2019年,隆深氢能国内首条全自动化MEA全制程生产线交付试产,CCM卷对卷双面涂布生产线交付投产,MEA五层卷材贴合交付生产;2020年,公司MEA高速封装线(10PPM)交付投产,国内首条CCM卷对卷双面热转印生产线交付试产;2021年,公司CCM高速双面涂布线突破25m/min,GDL卷对卷全套生产线(疏水、涂布、烧结)交付投产。随着技术的进步和经验的积累,隆深氢能开始把MEA制造的触角向电解水制氢领域延伸。
 
而东莞嘉拓在膜电极涂布设备的精细化制造方面颇有心得。“现阶段东莞嘉拓的涂布机设备整个CCM涂布宽度可以做到290 mm,包括背辊跳动、过渡辊精度、收卷整齐度、温度均匀性都做了一些控制方面的改进。阴极侧按照3-5米/min的速度,用狭缝涂布的方式,可以实现间隙涂布、条纹涂布、斑马涂布多种效果。” 东莞嘉拓燃料电池技术总监王世刚介绍。
 
东莞嘉拓是江苏嘉拓的全资子公司,定位是开拓战略产品,在锂电的涂布设备积累的基础上,向新行业做一些延伸。“在锂电池领域的经验累积,可以让我们少走很多弯路,我希望通过嘉拓的涂布设备和工艺助力客户降本提效。”王世刚表示。
 
双极板生产设备
 
氢燃料电池用双极板分为石墨双极板、金属双极板、复合双极板(分为石墨+树脂、石墨板+金属板两种复合形式)。
 
GGII 调研数据显示,2022 H1 中国企业石墨双极板设备的市场出货规模为 0.19 亿元,不到 2021 年全年的十分之一,出货主要集中在密封设备的交付上。2022 上半年国内有部分石墨板企业在进行设备扩建筹备,预计 2022 年下半年石墨板设备市场需求将释放。

在会议现场,昆龙卓盈总经理邓科分享了其为客户设计的年产能百万片的模压石墨双极板生产线案例,产线采用一模一穴、双阀台的生产模式。将模具的面积缩小,提高产品的精度;采用双阀台的设计(左右阀动),提高生产效率。模压产品厚度公差±0.01mm,模压节拍≤50s/pcs。
 
邓科表示,目前市场上的产品路线有很多种,根据产品路线的不同衍生出来的工艺路线和生产装备也会有所不同,同时每个工艺都会有它自身的优势和劣势以及成本差异。设备企业要做好“兼容性、国产化、模块化、优质服务”四方面,可以帮助整个产业实现降本增效。
 
金属板方面,其生产过程包含基材选择、单板成型、双极板焊接、清洗、极板镀层加工、以及双极板密封、极板检测等七大工序。金属双极板的成型有冲压成型、液压成型、蚀刻成型等。目前国内常用的成型工艺为冲压成型,但有些前期开发的样件,部分企业选择蚀刻成型。

GGII 调研数据显示,2022 H1 中国企业氢燃料电池金属双极板生产设备市场规模为0.63 亿元,约为 2021 年金属双极板生产设备市场规模的一半。
 
金泉益是专业的蚀刻综合方案提供商,拥有10多年的丰富高端金属蚀刻生产经验和独立自主研发能力,可以为客户提供一站式综合解决方案。“蚀刻工艺在生产周期,成本控制、实现精度以及对材料的适配性等多个方面都有独特的优势。”金泉益总经理谢金发表示。
 
“伺服压力机具有多样的运转模式、下死点停顿保压、可实现正逆往返运动加压、提高模具寿命、节能降噪等多项优点更适合金属极板的规模化生产。” 江苏兴锻智能副董事长张清林表示。目前兴锻的伺服肘节式压力机已经服务国内头部的燃料电池企业。
 
电堆&系统生产设备
 
电堆组装产线主要包括来料检测、上料、双极板和膜电极堆叠、锁附以及检测等,核心设备有电堆堆叠工站、电堆压装工站、电堆装配托盘等。系统生产线主要由发动机系统核心装配区、来料成品智能存储区、产品性能测试区组成。核心设备有系统大件自动上料工作站、可移动式旋转小车、系统总成自动立体堆垛等。
 
GGII 统计数据显示,截至 2022 年 7 月,中国氢燃料电池电堆&系统生产设备企业共有11 家,分布在华东、华南、东北和华北四大区域。从企业涉及的环节来看,电堆装配企业11 家,系统装配企业 7 家。

2022 年上半年国内电堆&系统生产设备市场规模为 0.88 亿元,占2021 年全年国内电堆&系统生产设备市场总量的一半以上。2022 年上半年企业交付设备多为 2021 年订单,企业订单来自新客户增加和老客户区域布局。

检测方面,超音速经大量研发测试,成功开发了燃料电池行业首款全自动双极板尺寸和外观检测设备,采用大幅面线扫及3D相机相结合技术,检测精度达±0.01mm,大大降低了行业的人工成本,提高检测效率及精度。无人化自动检测,数据自动保存、联通MES系统,实现产品质量信息化追溯。另外超音速在质子交换膜外观瑕疵检测和尺寸测量、电堆外观检测、膜电极外观缺陷检测等均有成熟应用。
 
氢燃料电池一体化密封方面,世椿新能源总经理蔡奇志表示,氢燃料电池气体密封工艺有贴密封胶条、点胶固化成型密封胶条、注胶成型密封胶条等。其中注胶成型工艺有几个优点:1、成型精度相对比较高;2、生产效率较高;3、材料的综合使用成本低。这个工艺探索有助于氢燃料电池提高质量、效率及降本,当然目前还存在一些待攻克的难题,需要我们产业链企业共同努力。
 

燃料电池智造方面,利元亨提出了海葵智造技术,其开发了MES系统,实现了打通生产计划到生产执行(ERP与MES)的数据流;打通MES与控制设备和监视设备之间的数据流;打通现场设备与控制设备之间的数据流。


魔方新能源以氢燃料电池“全系列产线、关键零配件”为主线发展。凭借独有的技术与经验优势,公司优先聚焦市场最渴求的产线设备,而后逐步突破关键零部件,围绕燃料电池龙头企业进行产品开发与核心供应,始终保持细分领域关键技术与市场份额领先。



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