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      熱門關鍵詞:  氫能源燃料電池用膠  模壓復合雙極板  高端電子膠粘劑
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      高工氫電報道:杜科新材“板膠合一”進化之路
      來源:轉載高工氫電對我司的專題原創文章 | 作者:高工氫電 | 發布時間: 2023-07-01 | 135 次瀏覽 | 分享到:

      燃料電池規?;逃们耙?,如何實現快速降本從而占據市場先機是產業鏈企業思考的戰略問題,也是決定其公司未來能否在氫電行業站穩腳跟的關鍵。

       

      在一眾布局燃料電池核心材料的企業中,惠州市杜科新材料有限公司(下稱“杜科新材”)另辟蹊徑,憑借膠水起家,“由膠到板”走上了一條獨特的發展道路,其合資公司青島杜科開發的模壓復合石墨雙極板已經具備量產能力,批量供貨后有望進一步降低燃料電池成本。  

       

      “批量供貨后,杜科的模壓復合雙極板面向大客戶價格可以做到50元/組,并且包括粘接密封?!倍趴菩虏目偨浝磬嵔”1硎?,目前青島杜科已經建成了年產100萬組模壓石墨雙極板的自動化產線,并且配合5家頭部燃料電池客戶完成了開模工作,預計在下半年會向客戶供應批量的模壓復合雙極板產品。 

       

      從燃料電池專用密封膠到模壓復合石墨雙極板,在探索燃料電池雙極板產業化的路上,杜科新材以其獨特的商業模式為行業提供了一個氫電企業創業的新樣本。  
       
      “由膠到板”戰略轉型的由來 

      與機加工石墨板相比,模壓復合石墨雙極板*大的優勢在于耗時短、效率高、抗彎強度好,更符合燃料電池商業化大批量生產的要求,在燃料電池產業逐漸進入大規模生產階段時,模壓復合石墨雙極板自然成為更好的選擇。  

       

      正是看中了模壓復合石墨雙極板在規?;慨a時代的廣闊前景,杜科新材在雙極板用膠粘劑的業務基礎上作出戰略轉型。  

       

      杜科新材從2018年就開始研發模壓復合雙極板用的復合基料,并申請國家發明專利;2020年年底由漢纜股份、杜科新材以及青島巖海碳材料三方聯合成立了青島杜科新材料有限公司(下稱“青島杜科”),主要專注于超薄復合石墨雙極板組件的生產和銷售?,F階段,青島杜科的復合雙極板組件擁有自主知識產權及多項發明專利。

       

      “成立青島杜科公司發展模壓復合雙極板業務主要是基于兩方面的考慮,一方面是基于公司對于燃料電池粘接密封方面的經驗和積累,另一方面是可以更好的對接下游客戶的需求?!编嵔”1硎?,在與下游客戶合作的過程中發現,當雙極板和膠粘劑分開對客戶銷售時,一旦出現問題,很難分清職責范圍,但作為一個組件整體給到客戶時,職責范圍的指向就很明晰了,供應方為整體負責。  

       

      換句話說,“由膠到板”的變化相當于是減少了供應流程和后期服務的對接時間,在很大程度上能更好地為客戶提供需要的產品。  

       

      另一層考慮在于,由于雙極板與膠粘劑是完全不同的兩種材料,工藝與技術也存在很大的差別,再加上氫電行業發展初期,很多企業把工藝和技術視為企業的核心機密,所以如果能同時掌握雙極板和膠粘劑,就能一站式解決燃料電池的粘接密封難題。  

       

      “杜科提供的模壓復合石墨板組件能在一定程度上優化生產流程,節省不少資源和精力?!编嵔”1硎?,從客戶試用的結果來看,在確保質量的前提下,帶有粘接密封的雙極板組件更受歡迎。  

       

      模壓復合石墨極板的制造難點與技術革新   


      模壓石墨板相比于機加石墨極板的*大的優點是效率高,速度快,能更好的適應規?;可a以及快速降本,但在生產的過程要保持較高的良率,這對企業來說,則存在多方面的技術和工藝上的挑戰。

       

      青島杜科在摸索模壓石墨雙極板成型工藝的過程中,發現主要存在四大難題:

       



      其一,細流場凸脊模壓板存在凸脊不飽滿,硬度不夠容易脫粉,壓降大于設計值的問題;

      其二,模壓板的耐進氣壓力偏小,抗彎強度低,冷卻場粘接不牢,容易導致進氣壓力下脫膠;

      其三,模壓板長度大于大于設計值,厚度部均勻,進氣口有毛刺;

      其四,模壓板氣場密封膠容易脫落。




       

      針對以上四大難題,杜科的技術人員在試制的過程中不斷調整工藝,逐一進行了技術攻關,*終取得了良好的效果。

       

      圖片 青島杜科的模壓復合石墨雙極板


      例如,針對細流場凸脊模壓板存在凸脊不飽滿,硬度不夠容易脫粉問題,青島杜科通過篩選合適的石墨原材料、減小模具拔模角度及過度角,選擇強度高的浸漬膠及改善浸膠工藝,*終實現凸脊小于0.5mm的模壓板。

       

      為解決模壓板的耐進氣壓力偏小問題,青島杜科根據流場深度和*薄處選擇合適的面密度胚板,配合高強度浸漬膠,并選擇適合模壓板粘接膠,*終可實現流場深度0.4mm,*薄處0.3mm時,單極板大于30MPa抗彎強度,進氣壓力300KPa時,三腔氣體泄漏值小于0.03ml/min,可耐≥600kpa的進氣壓力。

       

      在解決模壓板長度大于設計值,厚度不均勻,進氣口有毛刺等問題上,青島杜科以選擇合適石墨粒徑生產的石墨胚板,合理設計模具的方式實現了單極板整體厚度工差小于0.01mm,直流場極板長度變化小于0.2mm,進氣口和周邊一次成型沒有毛刺的重大突破。

       

      當然,作為燃料電池用膠領域的佼佼者,杜科*核心的優勢在于能將膠粘劑和雙極板相結合發揮出更好的密封效果。因此,其在解決模壓板氣場密封膠容易脫落的問題時,選用其自主研發的粘接力強的石墨胚板和浸漬膠/密封膠,*終達到產品可滿足3次以上的壓裝不脫膠的效果。

       

      如果說“雙極板組件”的推出有利于優化供應流程,提升局部環節的生產效率,那么,青島杜科在模壓工藝上的變革對于提升產品的性能和質量方面則顯得尤為關鍵。  

       

      “青島杜科復合雙極板與其它產品*大不同在于冷壓工藝?!编嵔”1硎?,與市場上通用的熱壓成型工藝相比,杜科采用的冷壓成型工藝,成型速度更快,大概30秒鐘就可以成型一塊極板,在如果是一模兩切,可以做到30秒成型兩塊極板。 

       

      此外,過采用冷壓成型工藝,青島杜科的模壓復合雙極板的厚度*薄處可以做到0.25mm,電導率≥300S/cm2,在提升雙極板平整度的同時,還能延長模具1倍以上的使用壽命。 

       

       青島杜科帶粘接密封的模壓復合雙極板

       

      除了能向客戶交付已經粘接密封好的模壓石墨復合雙極板組件,青島杜科還能根據客戶的需求提供定制化的柔性石墨預制板(基板),以及各種不同類型的燃料電池雙極板、膜電極密封膠,形成“從膠到板“的一站式粘接密封方案。

       

      “板膠合一”推動極限降本   

       

      從石墨雙極板的市場應用前景來看,模壓復合石墨板更適應未來量產時代的需求,實際裝車應用的情況也反映了這種趨勢。  

       

      高工產研氫電研究所(GGII)數據顯示,2022年中國氫燃料電池石墨(含復合)板電堆市場規模超10億元,同比增長25%。國產電堆出貨量TOP10的企業中,神力科技、國鴻氫能、氫璞創能等企業裝車的電堆類型基本是模壓石墨板電堆。 

       

      “當前國內燃料電池汽車的保有量已超過13000臺,其中大部分搭載的是模壓石墨板電堆?!币晃粐鴥戎姸哑髽I高層透露,在國內的實際的裝車應用中,模壓雙極板的占比要明顯高于機加石墨板。 

       

      隨著氫燃料電池汽車產業的崛起,未來市場對于雙極板的需求量也會相應的擴大,面對金屬雙極板的競爭壓力,降本成為模壓石墨雙極板的決勝未來的關鍵。 

       

      坐擁燃料電池用膠和模壓石墨板雙重優勢的杜科新材,在推動燃料電池關鍵材料的降本上處于更加積極主動的有利地位。

       

      “杜科已經為規?;当咀龊玫牧顺渥愕臏蕚??!编嵔”1硎?,公司開發的模壓復合雙極板組件面向大客戶的價格可以做到50元/組,并且包括粘接密封,是同期進口的石墨雙極板單組價格的1/3左右,也遠低于當前機加石墨板的價格,而且伴隨著產量的提升,還有進一步降本的空間。 

       

      強大的降本能力也吸引了下游客戶的注意,目前青島杜科已經與多家頭部燃料電池企業建立起合作關系,并且配合5家頭部燃料電池客戶完成了開模工作,預計在下半年會向客戶供應批量生產的模壓復合石墨板產品。

       

       青島杜科模壓石墨雙極板生產線


      為應對未來更大的市場需求,青島杜科在產能上也做好了準備。目前公司已經建成年產100萬組模壓復合雙極板的產能,并搭建了自動化的浸滲生產線和雙極板自動化粘接密封生產線,公司還規劃到2025年建成年產1000萬組的產能。  



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