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雄韜氫雄 氫燃料電池解決方案的領跑者——訪武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司研發總監唐廷江先生
  • 深圳市雄韜電源科技股份有限公司旗下的深圳市氫雄燃料電池有限公司抓住了這個機遇,成功躋身國內氫能源產業鏈前列,成為國內氫燃料電池解決方案的領跑者,并且正在致力于成為全球氫燃料電池解決方案的開拓者。近日,《數據中心建設+》雜志記者線上采訪了雄韜氫雄研發總監唐廷江先生。

        武漢雄韜氫雄研發總監唐廷江先生,擁有10年以上氫燃料電池行業研發經歷,多款燃料電池發動機研發,獲得11項燃料電池領域專利授權。
      
      在習主席宣布的中國將實現“2030碳達峰、2060碳中和”目標引領下,大力發展氫能源產業,正在成為我國新能源戰略布局的重要舉措。眾所周知,氫燃料電池是應對氣候變化、建立脫碳社會的重要路徑。國家首批燃料電池示范城市群正式啟動,使氫燃料電池產業迎來了快速發展的機遇。深圳市雄韜電源科技股份有限公司(以下簡稱“雄韜股份”)旗下的深圳市氫雄燃料電池有限公司(以下簡稱“雄韜氫雄”)抓住了這個機遇,成功躋身國內氫能源產業鏈前列,成為國內氫燃料電池解決方案的領跑者,并且正在致力于成為全球氫燃料電池解決方案的開拓者。近日,《數據中心建設+》雜志記者線上采訪了雄韜氫雄研發總監唐廷江先生(以下簡稱“唐總”)。
      
      一、雄韜偉略
      
      雄韜股份是我國改革開放后,儲能界的開拓者,是國內最大的出口型鉛酸蓄電池企業,也是橫跨鉛酸電池、鋰電池與燃料電池三大類電池系統的上市公司,致力于鉛酸電池、鋰電池、氫燃料電池的研發、規模性生產以及產品配套服務。雄韜產品和服務,遍布全球100多個國家和地區。雄韜股份先后被評為“國家高新技術企業”,“中國優秀民營企業”,“深圳市民營企業50強”先進單位。雄韜股份不僅是新能源產品創新的發源地之一,更是人才輩出,桃李天下的搖籃,素有蓄電池界“黃埔軍?!敝Q。
      
      唐總說,氫能被稱為21世紀的“終極能源”,而氫燃料電池是高效清潔利用氫能的最佳途徑。2014年,雄韜股份把氫燃料電池作為重要戰略發展方向之一,排兵布陣,是中國氫燃料電池行業堅定的推動者。
      
      唐總說,從一系列戰略布局來看,雄韜股份在技術研發、產業布局方面同時發力,麾下統攬從上游關鍵材料及零部件,到下游加氫站等全產業鏈,雄韜股份的雄韜偉略可見一斑。
      
      雄韜股份現在是三條腿走路,一是自有的兩個平臺雄韜氫雄和雄韜氫瑞,雄韜氫雄以氫燃料電池發動機及關鍵技術研發為主,雄韜氫瑞以氫燃料電池發動機核心零部件電堆及關鍵技術研發為主;二是通過戰略投資參股或控股相關企業。且自有平臺和戰略投資平臺在擁有的技術和產品是并行的,比如自有平臺涵蓋了加氫站建設、氫燃料電池電堆的核心部件膜電極和催化劑(主要來自于武漢理工新能源關聯企業)、氫燃料電堆以及氫燃料電池發動機系統總成。三是戰略投資燃料電池產業鏈相關企業,比如加氫站企業上海氫楓,以及儲運設備的相關布局、氫璞創能的電堆研發制造、浙江氫途科技氫燃料電池發動機系統集成、蘇州擎動動力科技的膜電極催化劑國產化研發和生產等。
      
      二、雄韜氫雄
      
      雄韜氫雄由雄韜股份投資成立,是一家具有完整國產化產業鏈的、提供氫燃料電池綜合解決方案的公司。雄韜氫雄擁有一支接近200人規模的高端人才團隊,并匯聚行業深耕10年以上資深技術專家和領軍人物。
      
      在技術層面,雄韜氫雄與華南理工、清華大學深圳研究生院、同濟大學、太原理工大學和武漢理工大學組建產學研一體化路線。在市場層面,攜手廣州恒運集團,山西陽煤集團、上海德先汽車等行業知名企業成立區域合作合資公司,強強聯手,合作共贏,區域協同發展。

         

           唐總介紹了雄韜氫雄的產業布局及其產業鏈情況。
      
      1.雄韜氫雄產業布局
      
      雄韜氫雄是國內最早從事氫燃料電池產業研發、實施產業化的企業之一,從膜電極、電堆、發動機系統等實現了全方位的卡位布局。雄韜氫雄作為燃料電池全產業鏈一體化平臺,分別完成了華北、華南、華中、華東閉環布局。其中,大同氫雄云鼎負責華北區域,具備燃料電池發動機5萬套、燃料電池電堆5萬套產能。
      
      武漢雄韜氫雄負責華中地區,具備燃料電池發動機10萬套、燃料電池電堆10萬套、膜電極50萬m2的全核心部件制造產能;廣州氫恒負責華南區域,具備燃料電池發動機5萬套、燃料電池電堆5萬套產能;上海氫雄負責華東區域,是雄韜氫雄發動機系統大數據監控中心及信息創新平臺,未來將會建成氫雄華東產業化基地。
      
      2.雄韜氫雄囊括氫燃料電池全產業鏈
      
      (1)氫燃料電池電堆:
      
      擁有自主知識產權的雄韜氫瑞首代A1系列電堆,技術指標已經達到同類產品中的國際頂尖水平。最新的50-100kW的A2系列電堆,將電堆技術推上新臺階,其體積功率密度達到4.0kW/L。同時,公司正在全力推出大于150kW的J系列大功率電堆,適用于大功率重卡及船舶等應用場景。
      
      (2)氫燃料電池發動機:
      
      當前已經開發一系列基于自主電堆的發動機系統產品,系統功率覆蓋50kW、60kW、80kW、110kW、130kW,其各項性能處于國內領先水平,并已實現在公交車、物流車、環衛車、重卡等多種車型以及工程機械上的應用。搭載雄韜氫雄產品的300多輛不同類型的氫能源商用車已投入示范運營,運營狀態良好。安全運營里程已經超過1000萬公里。
      
      (3)氫燃料電池膜電極:
      
      目前建成了一條質子交換膜燃料電池膜電極生產線,并通過了ISO9001質量認證,其產品是生產氫燃電池的關鍵材料,已向北美及國內市場銷售。公司于2018年新建一條國內規模最大的自動化膜電極生產線,現已成為國內領先國際一流的燃料電池零部件供應商。
      
      第二代膜電極生產工藝(CCM)進行生產,合格率已經提升到97%,但價格下降了30%?,F階段正在進行第三代膜電極研發,目標是使載鉑量降低至0.125g/kw。
      
      (4)雄韜氫雄配套設施建設
      
      唐總說,雄韜氫雄在不斷創新產品的同時,積極推進加氫站基礎設施建設,積極為氫能源車輛示范運營提供配套設施。雄韜氫雄在武漢、大同、陽泉投資建設的三座加氫站均已投入使用。
      
      3 雄韜氫雄的五大特色
      
      唐總說,作為中國具備國產化氫燃料電池完整產業鏈的公司之一,雄韜氫雄燃料電池產業具有以下五大特色:
      
      第一,全國產化的氫能產業:在產業鏈中,尤其各核心環節,實現了中國智造;
      
      第二,最齊全的產業鏈:在氫能燃料電池方面擬完成布局所有關鍵環節的卡位,已然成為構建氫能燃料電池最齊全產業鏈的企業;
      
      第三,安全性突出:在關鍵的制氫、儲氫領域,雄韜氫雄及其合作伙伴掌握了獨特的電解水制氫等安全、環保、低成本的核心技術,為使用者提供安全保障;
      
      第四,商業模式穩健:零部件、產品、系統集成、融資租賃、梯次利用等環節實現聯動,形成了十分穩健的商業發展模式;
      
      第五,資金充裕:資金實力雄厚,融資渠道豐富,為氫能燃料電池產業的發展提供強大的后勤力量。
      
      三、氫燃料電池
      
      氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置。
      
      1.氫燃料電池的基本工作原理
      
      (1)氫燃料電池是一種化學電池,它將氫氣(還原劑)和氧氣(氧化劑)發生的化學反應所釋放出的能量,直接轉換為電能。氫燃料電池工作時,需要連續地提供氫氣和氧氣。由于氫燃料電池是通過化學能轉變為電能輸出,所以被稱為燃料電池。
      
      (2)氫燃料電池工作時,系統向氫電極供應氫氣,同時向氧電極供應氧氣。氫氣氧氣在膜電極的催化劑作用下,通過電化學反應生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電,在氧電極上由于缺少電子而帶正電。持續提供燃料形成通電回路后,這種化學反應過程就能連續進行。
      
      (3)氫燃料電池的電極材料一般為惰性電極,具有很強的催化活性,如鉑電極。氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成,這是氫燃料電池的一項關鍵技術,它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面,還要對電池的化學反應起催化作用。
      
      (4)氫燃料電池的產品名稱為“電堆”。氫氧燃料電池的理論比能量達到3600瓦?時/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8~0.97伏,為了滿足負載所需的工作電壓,往往由幾十個單體電池串聯成電池組,形成電堆。
      
      2.氫燃料電池的優勢
      
      唐總從多方面介紹了氫燃料電池的優勢:
      
      (1)氫燃料電池被認為是清潔環保的理想技術成果:與鉛酸電池和鋰離子電池相比,氫燃料電池最大的優勢是,排出物不是污染環境的氣溶膠、重金屬等有害物質,而是清潔的水。氫燃料電池真正做到了環保、無污染,這是鉛酸電池、鋰電池等化學儲能無法做到的。
      
      (2)氫燃料電池工作效率高:通常,燃氣發電機組采用卡諾循環原理發電,發電效率一般在35-40%之間。國外顏巴赫、瓦克夏等名牌發電效率一般在38-40%。國內品牌做得最好也只是在35-38%之間。相對于燃氣發電機組,氫燃料電池從根本上有別于內燃機組卡諾循環原理,因此,工作效率明顯高于燃氣機組,通常會高于45%。
      
      (3)氫燃料電池的續航僅取決于氫氣儲存容量,不存在續航焦慮。
      
      (4)加氫速度相對充電補充電能來說,氫燃料電池加氫時間一般在3-5min,補充氫氣的時間可忽略不計。
      
      (5)氫燃料電池低溫特性強,可實現-30°C環境下,低溫啟動,能夠廣泛應用在各類場景。
      
      3.氫燃料電池的用途
      
      氫能是公認的清潔能源,氫燃料電池作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。
      
      氫燃料電池的用途廣泛。上個世紀60年代,氫燃料電池就已經成功地應用在往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船上。
      
      目前,美國、歐洲、日本、韓國等主要工業化國家和地區已經將氫能納入國家能源戰略規劃,氫能產業的商業化步伐不斷加快。2022年北京冬奧會示范運行的氫燃料電池汽車超過1000輛,配備30多個加氫站,是全球規模最大的一次燃料電池汽車示范運營。
      
      4.雄韜氫雄燃料電池
      
      唐總說,雄韜氫雄一直致力于氫燃料電池核心產品發動機系統及電堆的研發及應用工作,目前在全國占據前五地位,累計投入5億元人民幣用于產品、技術研發及批量化生產。雄韜氫雄產品和服務領域廣泛,在實現雙碳目標中占據重要地位。
      
      (1)雄韜氫雄產品涉及交通領域、工程領域等,廣泛應用于物流車、重卡、公交車、環衛車、叉車、基站、熱電聯供,AGV港口牽引車等不同場景。
      
      (2)雄韜氫雄產品采用功能化模塊集成工藝,關鍵零部件均選用國產化高可靠性產品,體積比功率密度、質量比功率度等各項性能處于國內領先水平。
      
      (3)雄韜氫雄產品采用模塊化控制包括FCU(Fuelcell controller)控制器、空壓機
      
      控制器等,回流泵控制器及DCDC(Directcurrent-Directcurrent Converter)等高度集成工藝包括模擬信號采集、控制電壓轉換、調節功率輸出等,同時采用燃料電池發動機一體化控制器,實現一體化控制的平臺支撐。
      
      四、氫燃料電池必將在數據中心“雙碳”征途中大顯神威
      
      傳統的數據中心供配電系統,使一步降低PUE值的努力,進入了瓶頸階段。氫燃料電池為大幅度降低數據中心PUE值,減少碳排放提供了新的思路。
      
      唐總認為,(1)氫燃料電池作為清潔“發電系統”,完全可以取代數據中心柴油發電機組備份系統;
      
      (2)氫燃料電池的排出物僅為水,完全無污染。若將氫燃料電池納入數據中心及通信基站的UPS不間斷電源系統,可以大幅度減少數據中心的碳排放,比照物流用途的氫燃料電池車每百公里可減少39.5kg的二氧化碳排出計算,數據中心與通信基站的碳減排效果必然可觀。
      
      (3)氫燃料電池的噪音低。燃料電池運行安靜,噪音大約只有55dB,完全可以安裝在室內。
      
      (4)氫燃料電池效率高,直接將化學能轉換為電能,不需要經過熱能和機械能的轉換損失,降低了數據中心空調系統的熱負荷。
      
      五、氫燃料電池解決方案的領跑者
      
      唐總說,氫能因具備來源廣泛、清潔高效和應用場景豐富等多項優點,被認為是推動傳統化石能源清潔高效利用和支持可再生能源大規模發展的理想媒介,是全球能源技術革命和轉型發展的重大戰略方向。作為國內氫燃料電池解決方案的領跑者,我們對氫燃料電池發展的困難有著非常清晰的認識。
      
      1.技術路徑之爭
      
      在新能源汽車發展方面,我國一直走兩條技術路線,一條是純電動,一條是氫能。從技術角度來看,我國氫燃料電池汽車已經取得了一些列突破。但是與年銷百萬的純電動汽車相比,氫燃料電池汽車當前的發展處境頗顯尷尬。
      
      2.阻礙氫燃料電池普及的因素
      
      第一,燃料電池成本是大面積普及的主要瓶頸。貴金屬鉑、原材料主要來源于進口,氫氣獲取成本較高;
      
      第二,燃料電池基礎設計薄弱,加氫站標準及布局較少;
      
      第三,氫氣儲存及運輸較困難,目前大規模示范應用35MPa氫瓶,需要研制耐受更高壓力的壓力容器。
      
      3.中國名片
      
      唐總說,聚焦我國,氫能作為重要的未來新能源技術方向已經寫入中國政府工作報告,并且出臺氫能產業發展中長期規劃。雄韜氫雄全力致力于氫燃料電池核心產品發動機系統及電堆的研發及應用工作,力爭在實現雙碳目標中,占據氫燃料電池領域的核心地位。
      
      雄韜氫雄在系統集成和電堆技術上,聯合高校共同進行產學研聯合開發和研發成果轉化。在電堆控制方面,聯合同濟大學進行了電堆空氣條件自適應控制研究,通過在線監測阻抗的手段最大化減小動態過程的膜電極壓力載荷,精準控制過氧比,提升電堆使用壽命;在系統集成方面,聯合武漢理工大學開展氫引射器的研發,用于替代氫氣循環泵,在提升集成度和降低輔助功耗同時,降低成本;同時圍繞燃料電池發動機控制系統集成化程度不高等問題,開展燃料電池發動機系統中,多個電控及電力電子部件的融合設計研究,重點突破大功率燃料電池發動機控制系統一體化設計與應用技術,形成成熟的一體化控制器產品。
      
      未來,雄韜氫雄將依托合作的高??蒲辛α?在系統集成、零部件開發選型和工藝生產方面不斷提升自我,精益求精,與合作伙伴一起共同推進中國燃料電池產業的高質量發展,以技術賦能產業發展,擁抱國家雙碳戰略,推動燃料電池商業化之路。
      
      雄韜氫雄已經成為閃亮的氫燃料電池中國名片!
      
      編輯:Harris

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    深圳市雄韜電源科技股份有限公司旗下的深圳市氫雄燃料電池有限公司抓住了這個機遇,成功躋身國內氫能源產業鏈前列,成為國內氫燃料電池解決方案的領跑者,并且正在致力于成為全球氫燃料電池解決方案的開拓者。近日,《數據中心建設+》雜志記者線上采訪了雄韜氫雄研發總監唐廷江先生。
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