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氫能的知識產權

自2022年以來,氫能成為投資的焦點。2021年初,氫能正式寫入“十五”計劃,中央和地方各級政府開始頻繁出臺氫能相關政策,示範城市群開始進入實施階段。

與如火如荼的鋰電池相比,氫燃料電池還處於發展初期,市場份額較小。到2021年,我國氫燃料電池汽車保有量為8922輛,占世界主要國家的18%。國家發改委發布的氫能相關規劃提出,到2025年,我國燃料電池汽車保有量約為5萬輛。

氫晨科技已完成三輪融資,最新壹輪為2021和1兩輪超過2.5億元的A+輪融資。投資方包括深能集團、臨港集團、臨港管委會、上海交通大學、京能集團、IDG資本和自貿區基金。

在燃料電池產業鏈中,燃料電池堆處於中間核心,堪稱燃料電池發動機系統的心臟。氫晨技術生產的燃料電池堆具有高功率、高功率密度、高可靠性的特點。

氫晨科技的核心團隊擁有多年的燃料電池堆和核心部件的開發、設計和試制能力。公司技術源於上海交通大學機械與動力工程學院,是上海交通大學與臨港集團科技成果轉化的典型代表。

總經理易培雲,上海交通大學機械與動力工程學院教授、博士生導師、教育部青年長江學者。他從2005年開始從事氫燃料電池的研發工作。團隊先後完成國家自然科學基金重大國際合作項目、國家863計劃項目、國家重點研發項目,申請知識產權200多項。目前* * *公司員工300余人,其中博士21人,海歸11人。

這是壹家從上海交大實驗室孵化出來的創業公司。2017年,創始團隊正式成立氫晨科技,開始獨立商業運營。

目前,氫晨科技已開發出80kW、100kW、120kW、150kW四種燃料電池堆產品。最新壹代230kW產品的體積功率密度達到6.2kW/L,額定功率轉換率大於50%。其產品采用氫晨科技自主研發的柔性智能制造生產線,配合高精度視覺檢測系統,具有高精度、耐高壓、高可靠性的特點。

氫晨科技首席運營官白雲飛博士告訴36Kr:“氫晨科技的產品覆蓋了很多不同的型號,出貨量最大的是120 kW和150kW的大功率電堆。”

此外,白雲飛博士透露,氫晨技術將在2022年加速大功率反應堆的研發進程,完成從每個反應堆230kW到300kW的突破。

氫晨科技的電堆已經廣泛應用於商用車、客車、重卡等應用場景。同時,氫晨科技還探索了無人機、船舶、飛機備用電源等應用場景。

在為客戶提供燃料電池堆產品的同時,氫晨科技還將根據用戶需求提供整體解決方案或膜電極等零部件。除了反應堆產品,公司還同時發展了固定電站和電解水業務。

氫燃料電池堆是壹種電化學發電裝置,通過催化劑與氧的反應將氫轉化為電(和熱),其唯壹產物是水;而且氫氣的熱值極高,達到143 MJ/kg,1kg氫氣燃燒產生的熱能相當於3kg汽油,也可以達到三元鋰電池的120倍左右。從環境保護和能量密度的角度來看,它是壹種極好的綠色能源。

質子交換膜(PEM)燃料電池是氫晨技術反應器采用的技術,國內外已有部分企業嘗試了固體燃料電池路線和甲醇燃料電池路線。白雲飛博士告訴36Kr,PEM是目前商業化最成熟的路線。

白雲飛博士:“燃料電池本身研發門檻高,多學科耦合有困難。首先,電堆、組裝、生產工藝都是機械要求很高的設計。目前產品主要應用在車輛上,對燃料電池的機械耐久性和環境耐久性有抗震、防水、防塵等要求。然後,雙極板、膜電極等零件的制造精度極高,極板通道深度偏差小於65438±00微米,電堆組裝後單體電池組裝最大偏差小於0.2mm;然後在性能壹致性方面,氫氣和空氣的流動通道涉及流體力學,需要在上百個電芯中實現小於5%的流量偏差;氫氣在陽極側分解,然後通過質子交換膜到達陰極側與氧氣結合生成水的過程涉及電化學,需要達到高性能、長耐久性、低成本。當燃料電池產生電能時,壹部分能量會轉化為熱能,這也涉及到工程熱力學的散熱問題。以上任何壹個方面出現問題,都會影響氫燃料電池的輸出性能、安全性和可靠性。”

氫燃料電池堆、石墨電極板和金屬電極板有不同的技術路線。對於車載燃料電池的場景,要求更高的產品體積,金屬板比石墨板更薄,因此金屬板堆可以實現更大的體積功率密度,具有更大的優勢。白雲飛博士表示,氫晨科技從2005年開始研究金屬板材料,是國內最早研究金屬板電池堆的團隊。

氫晨科技的燃料電池電堆采用正向研發設計,完全自主設計生產,掌握膜電極、催化劑、極板等組件的核心專有技術,可以最大程度控制電堆產品的性能、精度和可靠性。從安全性來看,氫晨科技在絕緣設計、整體電堆設計、電堆反應速率等維度都擁有核心專利和技術,保證氫燃料電池的安全性。

與鋰電池相比,氫燃料電池產業還有很多問題需要解決:基礎設施不完善;產品價格高;電池組的壽命需要提高;燃料電池技術也需要叠代才能發展到更高功率的產品。

白雲飛博士告訴36Kr,目前市場上氫燃料電池系統的單價在每千瓦5000元左右,雖然比之前每千瓦10000元的單價有所下降,但仍處於高位。我們希望未來每年降低10%以上,預計2025年達到每千瓦1000元的水平。

為實現“讓燃料電池電堆在體積、壽命、價格上與傳統發動機持平”的產業階段性戰略目標,氫晨科技未來將繼續加大技術投入和研發力度,開發性能更好、體積功率密度更高的電堆產品;同時,通過產業延伸、國內替代、規模化生產等手段降低成本

2022年5月,氫晨科技宣布以換股方式收購董卿科技100%股權。董卿科技是國內為數不多的自主研發、生產催化劑並批量裝載到膜電極上的燃料電池核心關鍵材料制造商。

白雲飛博士表示,董卿科技的產品改變了高性能膜電極原有的國內生產空白,國內汽車膜電極以進口為主。未來,氫晨科技和董卿科技將共同建立從催化劑、膜電極到電堆的壹體化協同開發體系,提高電堆的研發效率,將電堆技術和設計的成本降低到材料層面。

當被問及氫能產業的高峰何時到來時,白雲飛博士表示,當氫能汽車年產量達到5萬-65438+萬輛時,氫能產業將迎來新的發展高峰階段。

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