技術創新性
燃料電池電堆是燃料電池汽車的核心部件，新源動力股份有限公司針對燃料電池汽車市場需求，開發出具有完全自主智慧財產權的大功率金屬雙極板燃料電池電堆技術，其主要創新點如下：
1）高性能、無需空氣增溼的燃料電池電堆技術。通過設計和開發寬電流適應性膜電極結構和高效流體分配金屬雙極板結構，解決了電堆內流體分配一致性的難題，明確操作條件對膜含水量和電池性能的影響，結合陽極水管理技術，保證了電堆在無空氣增溼、大電流下的穩定運行，實現了電堆的高功率輸出。
2）高可靠車用電堆模塊技術。克服了這些部件的高性能、長壽命和低成本之間的矛盾，通過電堆自調節結構設計開發，保證了堆內各部件間始終處於良好匹配狀態和有效密封；通過電堆集成設計，保證了電堆緊固結構的穩定性，提高了電堆抗振動和衝擊性能；通過電堆模塊封裝結構及其材料優化設計，提高了電堆的環境適應性，臺架、整車應用驗證表明可滿足在高低溫、路況、碰撞等多種情況要求。
3）工程化製造技術。開發出包括膜電極、雙極板及電堆模塊在內的批量生產工藝及檢測規範，加工件實現模具化製造，完成批量生產和質量控制體系開發和驗證。該技術已獲得授權中國發明專利20項。
金屬雙極板燃料電池電堆模塊
技術先進性
1）高性能。採用更薄質子交換膜和非均勻電極結構，突破了膜電極的水熱管理技術，使膜電極的比功率達到1.0W/cm2以上。高效金屬雙極板的流場結構設計和成型工藝開發保證了金屬雙極板的批量應用，雙極板厚度達到1.0mm以下。通過集成化的電堆模塊結構設計，實現了電堆高功率輸出，並形成了功率輸出為80/100/120kW的車用燃料電池電堆模塊系列產品，電堆功率密度達到3.4kW/L以上。
2）高可靠性。通過燃料電池電堆及其關鍵部件的工程化開發和驗證，成功完成38項車規級驗證，經第三方檢測：電堆模塊的抗振性能、防護等級以及絕緣和抗電磁兼容等性能均達到車用標準，可以實現-40℃儲存/-30℃啟動。
3）低成本。克服了膜電極發生結構不穩定的風險，實現了更薄質子交換膜和低鉑膜電極的應用，高效金屬雙極板的批量製造和應用，也為達到降本提供了強力支撐，電堆模塊的裝配工藝優化和部件模具製造，實現了電堆模塊產品的大批量、低成本。該技術在性能、可靠性和工程化等方面已經達到國際先進、國內領先的水平。
技術重要度
隨著燃料電池汽車商業化進程的加快，其核心部件-燃料電池電堆的工程化問題也日趨凸顯。金屬雙極板燃料電池電堆技術在解決性能、可靠性和成本等關鍵問題具有明顯的優勢，是目前正在蓬勃發展的氫燃料電池產業的核心技術，也是新能源汽車開發的基礎。新源動力股份有限公司開發的大功率車用金屬雙極板燃料電池電堆技術：
1）解決了燃料電池汽車動力性需求。燃料電池電堆是燃料電池汽車的動力來源，高性能、大功率燃料電池電堆產品是開發全功率型燃料電池汽車的必備部件，可實現電動汽車的快速燃料補給和長續駛裡程。
2）解決了全功率燃料電池汽車尤其是乘用車開發中面臨的空間不足的難題。薄金屬雙極板燃料電池電堆模塊的高集成化結構，有利於燃料電池發動機系統集成，可靈活應用於多種車型。
3）解決了電動汽車在北方冬季低溫度環境下和在南方高溼熱環境下的啟動及正常運行等問題，經過整車、發動機臺架的多工況、多輪測試和考核，金屬雙極板電堆模塊產品可以滿足全天候環境車用要求。
技術應用前景
金屬雙極板燃料電池電堆具有高功率密度、高可靠性的特點，目前已應用於國內多家車企的燃料電池汽車開發，包括廣汽、上汽、東風、一汽、長安等。其中，廣汽集團某SUV氫燃料電池汽車搭載了該電堆模塊，燃料電池系統額定功率超過65kW，最高效率超過62%，可實現-30℃一鍵低溫啟動。該車用金屬雙極板燃料電池電堆技術可以廣泛應用於B級及以上的乘用車、商用車、重卡等燃料電池汽車的開發，同時也適用於船用和電站等其它領域。根據我國氫燃料電池汽車發展目標，預計2025年燃料電池汽車推廣規模為5萬輛，2030年將超過100萬輛，保守估計該車用金屬雙極板燃料電池電堆產品佔據5%市場份額，僅電堆產品就可創造10億產值。同時也要看到，金屬雙極板燃料電池電堆技術的成功應用可以帶動相關上下遊產業的發展，包括電堆及其關鍵材料和部件、燃料電池系統及其關鍵部件，可見該項技術具有廣闊的商業化應用前景。
技術所屬單位：新源動力股份有限公司