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重塑能源：性能良好的“发动机”，不是砸钱就能造出来的 | 新能源·新风口？

2023-12-25 07:31

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

原创张悦上海科技

上海科技近期推出

「新能源·新风口？」系列

“真正开始创业之后，

第一个考验是

怎么把实验室的技术

变成可市场化的、

具备一致性的产品。”

上海重塑能源集团股份有限公司（下称“重塑能源”）董事长兼总裁林琦向记者介绍道。

在重塑能源研发商用车燃料电池的过程中，林琦带领团队一起，完成了从技术研发者向产品生产者，再到生态构筑者的身份蜕变，而这也是能源行业中，一个技术实现成果转化的普遍缩影。

“一项技术从被实验室验证到能够真正批量交付到客户手上，还有很长的路要走。”林琦谈道，“要实现把技术转化为批量化产品这一目标，需要一颗强劲的引擎，但一台性能良好的‘发动机’不是砸钱就能造出来的，前瞻性的战略眼光、长期性的技术积累等，缺一不可。”

“发动机”，既是

燃料电池之于氢能车的形象指代，

同时，也是

创业逐梦人的初心与使命。

Part01.

让“不可能三角”变可能

Clean Energy

截至2021年，我国商用车保有量约3500万辆，商用车市场规模居全球第一。这其中绝大部分商用车使用的是传统化石燃料，产生的碳排放在中国道路交通领域碳排放中的占比超过60%。随着双碳战略的日趋深入，解决商用车的碳排放问题，成为了“双碳”背景下，必须面对的挑战。

2015年，重塑能源于上海嘉定成立，瞄准长寿命石墨板燃料电池动力系统这一技术路线，进行攻关研发。

商用车，作为一种生产资料，对经济性和使用寿命非常敏感，而其生产作业的环境，又具有运行工况多变、运行温区较宽、进气条件复杂等特点。如何兼顾商用车的安全、性能与成本，让这个“不可能三角”成为“可能”，是重塑能源研发团队需要破解的难题。

重塑能源研发中心执行总监刘赟介绍道，船舶、商用车、轨道交通、固定式发电等领域，对寿命有更长的要求，同时对体积功率密度相对不敏感，因此，石墨板在这些领域的应用更有优势。而复合石墨板则兼具石墨板和金属板的优点，但制备工艺要求也相对更高。

过往的燃料电池，往往存在三大难点：反应条件中气体组分、压力控制难；低温启停中电堆抑损控制难；进气系统中的水管理与杂质处理设计难，对于这些弊病，由重塑能源所承担的市科委研发项目“长寿命石墨板燃料电池动力系统”，通过反应条件控制、低温启停控制、进气处理控制等方面的技术创新来突破上述瓶颈。

以反应条件中气体组分、压力控制难这一挑战为例，重塑能源研发了基于组分浓度估计排氢及氢压前向补偿控制技术，创新了串级解耦空气流量-压力控制技术，攻克了反应条件精确控制难题，有效延长了电堆在实车运行中的寿命，创造了燃料电池发动机装车后实车运行总里程超过1亿公里、单车运行时长超过13297小时的全球最长记录。基于组分浓度估计进行排氢及氢压前向补偿控制，可以在满足电堆可靠运行的前提下，实现尽量少的阳极氢气排放，降低尾排氢浓度，提高系统的经济性的同时也提高了安全性。

2022年8月4日，搭载重塑科技燃料电池系统的车辆在国家燃料电池汽车示范应用上海首批车辆发车仪式上亮相

Part02.

“要实现批量制造，

就得从零开始培育供应链”

Clean Energy

事实上，在重塑能源起步之初，燃料电池产业正处于一个低谷阶段。20世纪末期到21世纪初期，氢能源的使用基本处于停滞状态，这种情况一直持续到2014年。2014年，日本燃料电池技术率先取得突破，这一技术路线重新回到大众视野，但国产燃料电池应该怎么做，仍旧是个未知数。

起步之初，步步维艰。“从材料、零部件到最终的产品，燃料电池有着非常长的产业链，要实现批量生产，关键就是要建立起稳定可靠的供应链。”于是，团队经过仔细考察，放弃了在国外组建供应链的想法，决定在国内从零开始培育供应链。

面对当时大牌的供应商还看不上氢燃料电池发动机这么个小众冷门的市场，能合作的一些国内工厂的零部件制造水平又无法满足需求的尴尬环境，林琦向记者说道，“我们的应对办法是将技术团队直接驻扎到供应商工厂里，每个零部件都有工程师守着协助开发，一待就是一两年，直至确保产品能被一致性地生产出来，就这么一个接一个与零部件供应商反复打磨，最终才搭建起一个坚实的供应链体系。”

“公司第一批100台产品

交付的时候，

看到仓库里一排排纸箱

整整齐齐地铺满货架，

我们觉得自己最初的梦想

终于实现了。”林琦感慨地说。

如今，凭借强大的自主研发实力，重塑能源已具备在燃料电池电堆、膜电极、双极板、氢循环系统、升压转换器等关键零部件上的自主开发和规模化生产能力，实现核心零部件国产化率接近90%，对供应链的把控能力也有所加强。

重塑能源2022年最新研发的200kW以上大功率燃料电池系统镜星二十二

中国氢能产业可持续发展的基础，很重要的一方面来自核心技术的自主可控。重塑能源自成立以来持续加强技术攻关，在工信部列出的氢燃料电池汽车需要取得突破的八大核心零部件中，目前有6个已经实现国产化，不仅自身实现电堆、膜电极、双极板、DC/DC的自主化开发和规模化生产，还联合供应商完成了氢循环系统、空压机等关键零部件的国产化，以及注胶、MEFA 封装、FAT 活化等生产装备的国产化，并成为国内首个、且唯一批量应用国产质子交换膜的企业，占该国产质子交换膜厂商出货量的90%左右。

Part03.

期待真正实现市场化

Clean Energy

2022年，在市科委的支持下，由重塑能源作为依托单位的上海市燃料电池系统技术创新中心成立，聚焦我国燃料电池商用车发展中出现的功率低、寿命短、低温冷启动性能差等重点技术问题，以及部分核心零部件依靠进口，示范应用难推进的瓶颈，开展燃料电池系统的关键共性技术和关键部件国产化攻关两个方面的研发，实现大功率复合石墨板燃料电池系统设计集成技术突破。

重塑能源位于上海的燃料电池系统实验室

“自重塑能源成立以来，上海市科委发挥在氢能产业发展的前瞻性，从政策指引、研究项目承接、研发荣誉申报、产业链头部企业塑造等方面，给予了公司持续的支持与帮助。”林琦向记者介绍道，早在2018年，市科委就立项支持重塑能源承接了“面向产业化的高集成度燃料电池系统研究”项目，搭建起面向产业化的高集成度燃料电池系统开发平台，推动了燃料电池系统多学科综合模型建立和燃料电池系统关键零部件定制化技术研究开展。

面向未来，重塑能源正致力于推动氢能重卡真正实现脱离补贴的商业化、市场化。“要实现‘从1到10’的市场化，还要进行产业生态的开拓和构建。”林琦说道，过去几年行业实现了两次重要的降本：第一轮是技术降本，将过去庞大复杂的燃料电池系统进行了车用化开发，这几年燃料电池发动机的构型在行业里也逐步统一规范了；第二轮是以电堆、膜电极为代表的核心零部件国产化降本，也包括空压机、氢循环泵等。