氫能被認為是宇宙中含量最豐富的清潔能源。根據(jù)世界氫能協(xié)會預計，到2050年全球20%的二氧化碳減排要靠氫能來完成。并且，將氫燃料電池用作汽車動力不僅會更環(huán)保，氫燃料的加注效率也會和燃油車一樣只需三五分鐘就可完成。有了這些優(yōu)勢，再加上政策傾斜，與氫燃料電池相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也在近年得到重視。
36氪日前接觸到的一家企業(yè)——驥翀氫能，是一家車用氫燃料電池電堆解決方案供應商。
電堆，是電化學反應發(fā)生的場所，是燃料電池動力系統(tǒng)的核心部件，是指將多個燃料電池組成的電池堆，目的是為了獲得實際應用所需的功率。電堆的核心部件包括雙極板和膜電極等，通過雙極板和膜電極的交替疊合，各單體之間通過密封件密封，再經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿等方式緊固，就會構(gòu)成燃料電池電堆。電堆工作時，氫氣和空氣(氧氣)分別由陰陽極進口引入，通過電堆氣體公用管道分配到各單電池的雙極板，再經(jīng)過雙極板導流均勻分配到電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。
在驥翀氫能創(chuàng)始人付宇博士看來，研發(fā)電堆的難點集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料和工藝實現(xiàn)三方面。在設(shè)計方面，由于整個電堆包括了氫與氧的氣體傳質(zhì)、質(zhì)子和電子傳導、液態(tài)水的管理、熱傳導、力傳遞等多因素的耦合，一旦調(diào)整其中的某一、兩個因素，其他因素也會發(fā)生反向變化。因此，必須將電堆作為整體進行一體化設(shè)計，使各個反應要素在全工況下都能夠正常輸送、傳遞、生成和排除。
材料方面，電堆中的膜、催化劑和碳紙等被國際上幾個大的公司壟斷，各公司所用的膜電極原材料基本類似，驥翀通過原材料選型的方式直接從膜電極供應商處采購。另一個核心部件——雙極板在市場中分為兩種類型，即石墨雙極板和金屬雙極板。和石墨雙極板相比，金屬雙極板電堆比功率高，而且低溫自啟動能力、抗震能力和氫安全性也更強，量產(chǎn)工藝工序少易于批產(chǎn)、量產(chǎn)成本低，是目前國內(nèi)外車企的主流選擇。但燃料電池需要在電化學酸性環(huán)境下工作，雙極板既需要保持化學穩(wěn)定性，又要具備很強的導電能力，常規(guī)材料很難兼顧耐蝕、導電、低成本的綜合要求，金屬表面涂層成為金屬板電堆的核心技術(shù)難點，同時也是應用的必要條件。
工藝是將電堆設(shè)計最終落地的過程，出膜電極制備外，主要包含金屬薄板沖壓成型、激光焊接、表面涂層、電堆裝配等過程。
在付宇看來，驥翀在這三方面均有優(yōu)勢——其團隊成員此前擁有豐富的工程經(jīng)驗，是業(yè)界較少擁有完整經(jīng)歷電堆基礎(chǔ)研究、工程開發(fā)、批量驗證和國際交流的團隊，也具備車用電堆產(chǎn)品正向設(shè)計能力。而且付宇個人的博士論文方向是金屬板表面涂層，多年來通過與大連理工大學三束表面改性國家重點實驗室及其產(chǎn)業(yè)化公司常州翊邁新材料科技有限公司的合作積累了較深裝備、工藝和材料開發(fā)經(jīng)驗，并于去年攻克了燃料電池金屬表面涂層的難題。同時，其也在之前近20年的相關(guān)工作經(jīng)驗中積累了供應鏈資源，目前驥翀氫能已經(jīng)和深圳眾為(激光焊接、產(chǎn)線自動化)、常州翊邁等國內(nèi)金屬板產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)供應商達成合作，利于降低產(chǎn)品成本、保證供應安全。
自2019年4月正式運營以來，該公司已設(shè)計出三代電堆產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品正在進行內(nèi)部測試驗證，計劃下半年推向市場，進行整車的實際壽命與可靠性運行評價，并在中試基地建成后于明年下半年量產(chǎn)，一期規(guī)劃產(chǎn)能為2000臺/年。該產(chǎn)品目前已經(jīng)和國內(nèi)兩家頭部整車廠和系統(tǒng)商形成合作。第二代產(chǎn)品已經(jīng)完成概念樣機的測試驗證，計劃今年年底完成功能樣機，明年進行工程樣機的開發(fā)。第三代產(chǎn)品已經(jīng)完成概念設(shè)計，明年下半年會啟動第三代產(chǎn)品的開發(fā)工作。
目前業(yè)內(nèi)主要會從性能、壽命與成本等方面考察電堆質(zhì)量，由于此時產(chǎn)業(yè)仍在發(fā)展初期，性能是其中更受關(guān)注的指標。具體來看，性能包含極化曲線(單位面積的發(fā)電量)、電堆功率、質(zhì)量比功率、體積比功率、低溫啟動能力等。整體來看，目前國內(nèi)在售產(chǎn)品的單位面積發(fā)電數(shù)值在0.5-0.7W/cm²，國際上水平較高的豐田電堆數(shù)值在1.14W/cm²。驥翀電堆可達到1.2-1.45W/cm²，第一代電堆單堆功率70-120kW，第二代電堆單堆功率90-130kW，設(shè)計壽命是乘用車5000h，商用車15000h，成本可控制在較低水平。
在商業(yè)模式上，驥翀未來希望根據(jù)不同客戶的需求設(shè)計出可定制化的電堆，并為客戶提供專業(yè)的售后服務(wù)，通過定制化產(chǎn)品和售后服務(wù)帶動產(chǎn)品銷售。同時因為電堆的使用方式也會影響其壽命和可靠性，目前該公司會聚焦于開拓行業(yè)標桿客戶，和技術(shù)能力較強的下游客戶合作，一起進行系統(tǒng)和整車驗證，在保障產(chǎn)品質(zhì)量的同時做大市場。在具體客戶分類上，該公司目前規(guī)劃了三個方向——乘用車、商用車和特種車。其中乘用車是最大的市場，但由于乘用車的加氫站設(shè)施不完善，并且乘用車的整車驗證需要三年，驥翀目前更多是為未來的乘用車市場爆發(fā)布局。其當前最大的市場在商用車，包括大巴、物流車以及重型卡車均屬于此領(lǐng)域，目前已有五家客戶在洽談采購合同。特種車包含清掃車、垃圾車等，也是驥翀認為的增量市場。
融資方面，驥翀氫能曾于2019年完成數(shù)千萬元的天使輪融資，投資方為上海重塑和中科創(chuàng)星。其中上海重塑是國內(nèi)頭部氫燃料電池系統(tǒng)供應商，主營業(yè)務(wù)包括燃料電池系統(tǒng)及核心零部件的研發(fā)、制造和相關(guān)工程服務(wù)，國內(nèi)市場占有率約50%，累計配套超40款車型，可為驥翀?zhí)峁┫掠斡唵?。中科?chuàng)星是國內(nèi)專注硬科技創(chuàng)業(yè)投資與孵化的平臺，已孵化培育270余家硬科技企業(yè)。Pre A輪融資目前正在進行中，資金將主要用于中試基地建設(shè)。
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