国鸿氢能公司简介：揭秘国鸿氢能新品性能跃升路径
国鸿氢能公司简介：揭秘国鸿氢能新品性能跃升路径高工产研氢电研究所（GGII）分析，大功率燃料电池开发并不是单纯靠片数的堆砌或面积上的延伸来实现，在设计过程中要综合考虑水热条件、气体质量流量等多种条件的耦合，同时对产品质量、精度、一致性等工艺提出更高要求。这对相当多的企业而言是一个很大的挑战。国鸿氢能鸿芯GIII电堆产品基于国家政策强调重点推动燃料电池在中重型商用车领域产业化应用，以及对燃料电池在轨道交通、船舶、固定式发电等领域市场应用的看好，近年来国内主流燃料电池企业都在持续研发大功率产品，所布局的最新一代产品，均以大功率、长寿命、高功率密度等性能亮相。在这些企业中，国鸿氢能是典型代表。2020年10月，国鸿氢能推出第一代自主研发的鸿芯GI电堆产品，集自主创新的硬核技术和突破性成本优势于一身，在行业内引发轰动。2021年国鸿氢能自主电堆出货量数千台，行业龙头地位凸显。此次国鸿氢能推出鸿芯GIII，对比鸿芯GI来看，在额定功率、体积功率
以市场需求为开发导向，以技术提升为主要降本途径，国鸿氢能在第一代自主电堆鸿芯GI和鸿途G110系统产品推出一年多后，再次超越自我、引领行业，发布行业标杆新品。
4月8日，国鸿氢能重磅发布了大功率燃料电池鸿芯GIII电堆和大功率鸿途H系列燃料电池系统新品。鸿芯GIII电堆额定功率超过200kW，功率密度>4.5kW/L，寿命>30000小时，性能指标达到现阶段石墨板电堆的“天花板”；鸿途H系列产品功率可实现从120kW到240kW乃至360kW，额定工作效率达到44%，最高工作效率61%，峰值功率可达400kW，创新采用7合1控制器，以及可灵活增减功率的模块化设计，极大拓展了应用场景范围。
此次新品的技术优势体现在哪些地方？如何做到产品性能提升的同时制造成本下降？有着怎样的开发逻辑、设计理念？未来应用前景如何？针对这些问题，国鸿氢能燃料电池电堆产品研发负责人燕希强博士、燃料电池系统产品研发负责人刘志祥博士在接受高工氢电专访时进行了详细解答。
电堆创新成长
基于国家政策强调重点推动燃料电池在中重型商用车领域产业化应用，以及对燃料电池在轨道交通、船舶、固定式发电等领域市场应用的看好，近年来国内主流燃料电池企业都在持续研发大功率产品，所布局的最新一代产品，均以大功率、长寿命、高功率密度等性能亮相。
在这些企业中，国鸿氢能是典型代表。2020年10月，国鸿氢能推出第一代自主研发的鸿芯GI电堆产品，集自主创新的硬核技术和突破性成本优势于一身，在行业内引发轰动。2021年国鸿氢能自主电堆出货量数千台，行业龙头地位凸显。
此次国鸿氢能推出鸿芯GIII，对比鸿芯GI来看，在额定功率、体积功率密度、环境适应性、使用寿命等多个性能指标上，有了跳跃式的提升（如下图所示），而且在产品交付上也更加灵活。从行业水平来看，鸿芯GIII也是现阶段石墨板电堆所能达到的巅峰状态。
国鸿氢能鸿芯GIII电堆产品
高工产研氢电研究所（GGII）分析，大功率燃料电池开发并不是单纯靠片数的堆砌或面积上的延伸来实现，在设计过程中要综合考虑水热条件、气体质量流量等多种条件的耦合，同时对产品质量、精度、一致性等工艺提出更高要求。这对相当多的企业而言是一个很大的挑战。
国鸿氢能是如何攻克这些技术难关，实现鸿芯GIII性能的大幅度飞跃？燕希强透露：“公司研发团队拥有多年电堆研发制造经验及批量化装车运行的海量数据，为新产品的开发奠定了坚实基础。目前燃料电池向大功率方向迈进，是市场发展必然趋势。鸿芯GIII按照市场需求进行定向开发，在电堆材料体系、结构设计和生产工艺等方面都做了相应的改进与提升，实现规模化生产制造，满足大规模商业化推广条件。”
具体来看，鸿芯GIII的技术提升路径为：
1、极板材料及结构设计优化：改进极板材料，优化生产工艺，提高极板抗弯强度，极板强度由原来的30MPa提升至50MPa以上；降低极板厚度，双极板厚度由原有1.66mm降至1.5mm；通过多场耦合流体仿真设计，进一步优化双极板流场结构，提高流场的气体分配水平和排水能力，提升电堆高电密下的运行稳定性，提升电堆输出性能。
2、电堆高可靠密封设计：电堆的密封材料特性和密封结构决定了电堆的密封性能，进而影响电堆的可靠性。国鸿氢能对大量密封材料进行密封特性验证，精益求精筛选最合适的密封材料，再通过电堆双极板、膜电极等零部件的尺寸和特性设计出高可靠性密封结构，确保电堆长期运行下始终保持良好可靠性。
3、电堆高电流密度下的控制策略：电堆输出性能越来越高，运行电密越来越大，电堆在高电密下运行稳定性至关重要，国鸿氢能通过大量的水管理仿真和实验验证研究，制定出能够确保电堆稳定运行的控制策略，极大提高了电堆的运行可靠性。
4、工艺优化，智能规模化生产：国鸿氢能通过对电堆生产工艺优化，提升生产制造智能化和自动化水平，实现了电堆高精准对位和快速堆叠等全自动化生产，从而提高生产质量和效率，实现规模化智能制造。
众所周知，国家给予的示范期是对燃料电池企业的一次大考。在这几年有限的时间里，企业必须有比较清晰的降本目标，才有可能在这场倒计时的资格赛中脱颖而出。作为头部燃料电池企业，国鸿氢能正在着力进行电堆技术提升和成本快速下降，推动中国氢能产业化和商业化进程。
系统开放兼容
除了电堆这一拳头产品外，国鸿氢能燃料电池系统产品同样备受关注。2021年国鸿氢能系统出货量超千台，目前鸿途系列产品已广泛应用于重卡、自卸车等中重型车辆，在国内重载应用领域占据着较高的市场份额。
基于鸿芯GI开发的鸿途G系列系统产品在市场端表现如此优异，此次发布的基于鸿芯GIII开发的鸿途H系列系统产品又带来怎样的惊喜？
国鸿氢能鸿途H系统产品
刘志祥介绍， G系列采用平台化的开发理念， H系列则采取了模块化设计理念。平台化、模块化都是为了更好地兼容，缩短系统产品开发周期，拓展产品延伸性。具体来看，H系列系统可拆分成三个模块，包括电堆模块、多合一控制器模块、BOP模块。
电堆模块方面，可以实现1-3个模块兼容；电堆封装箱体、分配管等模具可共用，可以大幅降低开模的费用。电堆模块变化后，控制器模块、BOP模块相应变化，整个系统功率拓展性更强，可在更多场景应用。
多合一控制器方面，H系列产品采用7合1控制，将DCF、空压机控制器、氢泵控制器、高压分线、DCL、EIS、绝缘阻抗检测集成在一起，可以显著提高系统集成度，让系统架构变得简洁，同时有利于提高电池防护等级及电磁兼容耐受等级。目前行业内采用多合一控制器的系统产品越来越多，正逐渐成为一种发展趋势。
简而言之，鸿途H系列产品具备四大优势：
1、兼容性强，首创模块化设计理念，兼容多功率平台输出；
2、效率高，额定工作功率44%，最高工作效率61%，达到行业领先水平；
3、功率大，可以按需求进一步拓展，从H120到H240和H360，可以应用于矿卡等特种重型车辆；
4、应用领域广，设计标准可满足从汽车到船舶、轨道交通、固定式发电多场景的应用要求。
为进一步规模化交付能力，国鸿氢能在工艺产线上也做了相应的完善。刘志祥表示：“系统产线分为零部件质检、装配、测试等环节。在装配环节，在原来基础上对封装、模具进行拓展，在测试环节拓宽测试台的测试范围，可实现多个系统的共线生产。同时不断完善系统装配工艺，实现整个生产节拍的加快。”
根据示范城市群的相关政策和发改委、能源局发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，商用车领域到2025年示范期结束会释放出巨大的市场需求，固定式发电、轨道交通、船舶等领域对燃料电池的市场需求也在不断增加。企业需要不断自我革新自我突破，以卓越的产品方案来应对即将释放的市场需求。
截至目前，国鸿氢能产品的装车量在全国超过50%，连续5年车用燃料电池电堆国内市场占有率第一。国鸿氢能推出凝聚智慧与汗水的大功率燃料电池电堆及系统新品，为燃料电池产品技术迭代树立新的标杆典范，也将在我国燃料电池发展历程上留下深刻印记。
