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燃料電池目前正在大規模產業化的導入階段。在產業化之前,需要解決的技術問題還有不少。其中關鍵的部件之一就是燃料電池的電堆。雙極板(Bipolar Plate,或簡稱為BPP)成本占電堆的20-40%左右,是電堆中的“骨架”,其與膜電極層疊裝配成電堆,在燃料電池中起到支撐、收集電流、為冷卻液提供通道、分隔氧化劑和還原劑等作用。
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圖:金屬雙極板在燃料電池汽車應用部位
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圖:燃料電池電堆結構示意圖
圖:金屬雙極板
燃料電池常采用的雙極板的包括石墨雙極板、金屬雙極板、復合雙極板三大類。
石墨基雙極板在電化學環境中具有良好的化學穩定性,同時具有很高的導電率,是目前質子交換膜燃料電池研究和應用中最為廣泛的材料。但是有較重、脆性、加工昂貴等缺點。
相比石墨雙極板,金屬雙極板具有電導率高、價格低廉、工藝制法多樣、高機械強度等優點。金屬雙極板輔以相應的表面處理。從性能和成本來講,金屬BPP非常適合用來大規模量產。
金屬雙極板的企業主要有三種類型,一種是近年來成立以氫燃料電池電堆,或者相關核心部件為主體,通過上下游的資源整合在燃料電池領域占有一席之地,第二種是是屬于傳統的金屬加工企業,擁有精密沖壓模具和加工技術,進入燃料電池領域。第三種是相關產業配套,如精密沖壓模具和金屬蝕刻、表面電鍍加工企業;
金屬雙極板產品的生產工藝流程主要包括沖壓階段、焊接階段、鍍膜階段
和密封階段,主要流程如下:
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具體生產工藝流程為:
主要生產步驟概況如下:
  • 單極板沖壓:通過沖壓成形模具,在金屬薄板卷料上制備流場、三腔口及輔助結構。
  • 切邊:通過沖裁模具,將飛邊、腔口多余料片切除。
  • 雙極板焊接:采用高速激光焊接系統將兩片單極板焊接在一起形成雙極板,該工藝主要利用激光使焊接部位熔合而實現連接。
  • 雙極板清洗:使用純水對金屬雙極板表面進行超聲波清洗,用于金屬雙極板表面雜質去除,提升表面潔凈度,為鍍層沉積進行工藝準備。
  • 雙極板鍍膜:在真空鍍膜系統內,利用磁控濺射方法在雙極板表面制備導電耐蝕鍍層。
  • 雙極板封裝:通過自動封裝設備,在雙極板表面預制粘接層,將密封部件放置和定位,利用粘接層實現雙極板與密封部件的連接。
  • 電阻檢測:通過接觸電阻檢測設備檢測雙極板導電性能。
  • 氣密檢測:在密封完成后,利用氣密性檢測設備對雙極板氫氣腔室、氧氣/空氣腔室及冷卻液腔室進行泄漏檢測,檢驗氣密性狀態。
  • 出貨:進行外觀檢測,完成出廠報告,準備出貨。
2019-2021 年,金屬雙極板的占比由2019 年的22%左右提升至2021 年的50%左右,金屬雙極板的市場占有率提升顯著。目前車用燃料電池電堆通常需要300-500片雙極板層疊組裝,根據《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》分析,到2030-2035年,燃料電池汽車保有量達到100萬輛左右,雙極板需求量3-5億片。如此大的市場,不少企業紛紛入局。
下面介紹一下國內主要的雙極板生產企業。

1. 上海治臻新能源股份有限公司

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上海治臻成立于2016年,是國內首家專注氫燃料電池金屬雙極板研發及制造的國家高新技術企業。公司核心技術源自上海交通大學,歷經十六年精研創新,在極板構型設計、超薄板精密成形和高速激光焊接、高性能復合納米涂層和一體化密封等方面擁有完全自主知識產權的關鍵核心技術,達到國際一流水平的金屬極板設計與制造能力。6月30日,上海治臻新能源股份有限公司(以下簡稱“治臻股份”)在上交所官網刊登科創板IPO招股書,首發擬募集12.21億元,新增不超過1070萬股,不低于發行后總股比的25%。
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截至目前,上海治臻累計開發了7代具有自主知識產權的金屬雙極板,并掌握“全工藝鏈集成”關鍵自主核心技術,實現了給國內核心主機廠及電堆企業的大規模量產供貨,成為國產金屬板技術實力“擔當”。2021年3月,上海治臻年產千萬片級金屬極板產線在常熟市投產,這是目前全球最大的一條金屬極板產線,同時標志著我國氫燃料電池汽車行業由研發階段進入規模化示范應用時期。
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2021年期間,上海治臻還推出了新型碳涂層金屬極板產品,在極板成本降低40%-50%的同時,還將金屬板燃料電池發動機預期壽命延長至2萬小時以上。這款金屬雙極板最大的突破在于采用了最新的碳涂層技術,能有效極板提升壽命并降本成本,現階段該技術已經具備百萬片大規模量產能力,為推動燃料電池行業快速降本奠定基礎。
網址:https://www.shanghaizhizhen.com/

2.? 北京氫璞創能科技有限公司

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北京氫璞創能科技有限公司是一家致力于新能源市場化的創新型企業,自成立以來,氫璞創能一直致力于水冷燃料電池和甲醇制氫技術的研發和產業化,是國內為數不多的擁有核心技術自主知識產權及產業化技術的燃料電池電堆廠家,也是國內首個自主知識產權電堆自動化生產線的締造者。
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氫璞創能的雙極板技術中:碳復合材料合成技術及碳復合板成型技術,金屬板材料及涂層技術,極板流場設計模擬及驗證體系,極板密封材料研發及驗證體系,極板模具設計技術都是氫其核心技術。
據了解,2021年3月,北京氫璞創能交付瑞典領先氫燃料電池雙極流板的機械制造商Cell Impact AB約合人民幣99萬元的雙極流板系列生產訂單。這也是北京氫璞的第一個雙極板生產的系列訂單。
網址:http://www.nowogen.com/

3. 上海驥翀氫能科技有限公司

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江蘇驥翀氫能源科技有限公司是上海驥翀氫能科技有限公司下屬全資子公司,公司成立于2020年10月,位于張家港經濟開發區華夏科技園。驥翀氫能致力于將具備自主知識產權的國產高可靠性低成本車用燃料電池電堆產品不斷推向市場,并在此基礎上拓展到大型無人機航天航空航運和備用電源等應用領域。公司定位于具備國際競爭力的車用氫燃料電池電堆解決方案供應商,主要業務涵蓋車用燃料電池電堆定制化開發、電堆生產制造與產品銷售、電堆相關技術服務等。
常州翊邁成立于2014年6月,主營業務包括金屬表面涂層加工、涂層設備開發與技術服務等,是我國燃料電池金屬雙極板涂層加工的領軍企業,現有燃料電池金屬雙極板涂層加工技術完備,該技術成功應用于車用及無人機用燃料電池雙極板、水電解池雙極板、鍍金電子接插件替代等領域,年產能可達10萬片。公司核心技術團隊源于大連理工大學三束表面改性國家重點實驗室,曾多次參與國家“863”等項目。常州翊邁已被認證為國家科技型中小企業和國家高新技術企業,現有授權專利15項。

4. 安徽明天氫能科技股份有限公司

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安徽明天氫能科技股份有限公司成立于2017年,專注氫燃料電池的研發、生產、銷售及服務。其核心技術來源于兩支“國家隊”:中科院大連化學物理研究所、同濟大學。依托強大的技術背景,公司于2019年4月成立了燃料電池領域唯一的衣寶廉院士工作站。
在該工作站的加持下,明天氫能不斷打破國內自主技術量產金屬板燃料電池電堆技術能力的天花板,目前已經建成萬套級燃料電池全自動化生產線,產品性能達國際先進、國內領先水平。
據了解,明天氫能融合中科院大連化學物理研究所的第二代金屬雙極板技術,自主開發金屬雙極板的高速精密沖壓、精密焊接及表面處理生產工藝,擁有高耐久性、低成本的完全自主知識產權的金屬雙極板批量化制備技術。
網址:http://www.mth2.com/

5. 國家電投集團氫能科技發展有限公司

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國家電投集團氫能科技發展有限公司(簡稱:國氫科技)于2017年5月注冊成立,位于北京市昌平區未來科學城南區國家電投集團創新基地,是由國家電投批準成立的氫能產業科技型企業。
氫能公司積極貫徹落實國家能源戰略,依托國家電投產業資源和創新優勢,在國家電投整體氫能產業戰略布局框架下,高起點、快節奏開展氫能產業關鍵核心科技創新。
創新是引領發展的第一動力,氫能公司致力于通過持續不斷的市場化改革和發展,將氫能公司打造成為具有自主核心技術、研發與高端制造一體化、高度市場化的氫能行業領軍企業,有力支撐國家電投氫能產業高質量發展。

6. 愛德曼氫能源裝備有限公司

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國內金屬雙極板電堆重要制造商,主要生產金屬電極板/膜電極/燃料電池/燃料電池系統核心部件,國內擁有多個研發生產基地。
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公司通過與德國合作,不斷創新,在國內建造了第一條金屬電極板燃料電池生產線,生產了30KW、35KW、40KW和45KW電堆,已經達到2000套/年產能。公司具有專業化的雙極板、膜電極、系統及核心零部件的設計、開發和生產能力,掌握了燃料電池金屬板的表面涂層及膜電極生產的核心工藝和技術,產品已達到和超過國家標準和DOE標準。
網址:http://www.cemt-cn.com/

7. 北京新研創能科技有限公司

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公司成立于2017年,致力于高效環保新能源技術的研發、推廣和應用,包括新能源材料、氫能、燃料電池和儲能技術的開發和應用,以及元器件、模塊和能源系統的測試、評價、生產和銷售。
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新研氫能是國內金屬板電堆公司中少數自主掌握了金屬極板設計、成型、清洗、焊接、防腐鍍層等技術和工藝,以及金屬板電堆、模塊、系統、測試臺和電壓巡檢板研發制造能力處于國內外先進水平的公司。
其中北京公司金屬雙極板的成品率達100%,由公司自主開發的一條金屬極板燃料電池自動化產線已經落地運行,該產線由沖壓、清洗、焊接、鍍層、密封、裝堆、封裝七大工序組成,可實現年產1000套電堆的產能。
2022年5月17日新研氫能與東風特汽簽署戰略合作協議,合作開發推廣500臺氫燃料電池汽車!
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新研氫能與東風特汽合作開發氫燃料電池汽車
網址:https://www.innoreagen.com/

8. 湖南振邦氫能科技有限公司

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湖南振邦氫能科技有限公司成立于2016年,是一家以氫燃料電池為主,集設計、研發、制造為一體的高科技新能源企業。依托母公司二十年模具設計與制造,以及精密金屬部件加工經驗,公司主要研發以金屬雙極板為載體的質子交換膜氫燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)。
公司組建了一支精干的研發團隊, 堅持以低鉑催化劑的高性能膜電極制備、低成本金屬雙極板制備、低成本金屬雙極板氫燃料電堆總成制備為技術路線, 竭誠為客戶提供清潔、可靠、高效的發電產品及發電解決方案。公司研制的金屬雙極板氫燃料電堆,具有完全的自主知識產權。公司已申請專利15項,已授權6項。
網址:http://www.zenponfuelcell.com/

9. 深圳市長盈氫能動力技術有限公司

深圳市長盈氫能動力科技有限公司成立于2019年8月,深圳市長盈精密技術股份有限公司100%持股。從事氫燃料電池金屬雙極板、石墨板及核心零件的研發、生產和銷售。公司在動力電池行業積累了上汽、奔馳、寶馬、吉利等一批優質的整車廠客戶資源,這些客戶均有氫能源電池汽車的戰略發展計劃,是氫能動力潛在客戶。
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雙極板-不銹鋼水冷板
材質:不銹鋼
工藝:沖壓、焊接
網址:http://www.ewpt.com/

10.?上海佑戈金屬科技有限公司

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上海佑戈金屬科技有限公司(YOOGLE品牌),成立于2016年,是一家制造集金屬基新材料研發與為一體的科技型企業。
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上海佑戈科技團隊聯合相關專家,研制出的一種采用“非真空”涂鍍方式生產的CLC涂層(Carbon-like Coating),徹底顛覆了傳統高成本、低效率的真空鍍膜(例如物理氣相沉積法PVD及化學氣相沉積法CVD),可極大助力燃料電池金屬雙極板的大規模商業化生產。
網址:http://www.yoogle-metal.com/

11.?博遠新能源科技發展有限公司

博遠新能源,全稱“博遠(山東)新能源科技發展有限公司”,母公司是軸承業的龍頭企業山東金帝精密。基于母公司在精密制造方面的深厚積淀,博遠新能源成立至今僅1年就已經能夠給客戶提供定制化的燃料電池極板解決方案(包括設計與匹配),所推出的金屬雙極板可以滿足超過150kW的大功率電堆裝堆需求。
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博遠新能源金屬雙極板所使用的涂層是非貴金屬涂層,可有效降低制造成本;產品還具有接觸電阻低耐腐蝕性強的優勢,技術指標遠超DOE要求水平,耐久性能可達到10000-15000h。
目前公司已組裝金屬雙極板的批量化生產線,一期產能為60~100萬副/年(后續產能逐步提升,預計在2023-2024年會達到600萬副/年),擁有高精度的沖壓成形、激光焊接、表面涂層、注塑密封、氣密性檢測等雙極板生產設備。
網址:http://www.gebchina.com/

12.?畔星科技(浙江)有限公司

畔星科技成立于2017年11月,是一家以高校技術團隊為基礎,并且擁有從事新能源汽車開發和轉化經驗的新能源企業。公司產品主要涵蓋了質子交換膜燃料電池關鍵零部件以及不同功率燃料電池電推系統,應用于新能源汽車、無人機、分布式電源等領域。
公司立志成為新型高效清潔能源利用的倡導者,致力于氫燃料電池技術推廣及應用,重點開發體積小、能效高、功率密度大的高性能燃料電池系統。
公司擁有一條完整的氫燃料電池金屬板生產產線,且年產750套的電堆及系統產線已建成。
網址:http://www.panxingtech.com/

13.?安泰環境

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安泰環境工程技術有限公司成立于2015年,公司服務于包括傳統能源及新能源領域的工業過濾凈化工程、能源清潔化利用工程和氫能源與燃料電池等核心業務。
安泰環境擁有一支氫能源與燃料電池開發利用相關的核心研發團隊,具備氫能源“制取-儲運-加注-應用”的相關工藝、材料及核心部件、系統裝備的研發制造能力,具有在燃料電池關鍵材料及其制備技術的研發能力和產業轉化經驗,部分材料比如金屬基的氣體擴散層已經量產,在某些型號的燃料電池電堆、水電解制氫裝置上有較好的應用。目前已完成燃料電池測試系統和組堆系統開發和建設,實現金屬雙極板的穩定生產和45kw級燃料電池電堆的制作。高比功率燃料電池電堆用金屬雙極板的開發也處于國內先進行列中。
網址:http://www.atmenv.com/

14. 浙江菲爾特過濾科技有限公司

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浙江菲爾特過濾科技股份有限公司成立于1998年,一直致力于金屬過濾器件,濾材,過濾系統的生產及研發。歷經二十多年的探索和實踐,已逐漸形成了多個系列(金屬過濾材料,濾芯元件;微通道反應器;燃料電池金屬雙極板;連續流導流板),多種創新性應用產品。目前公司已是集科研開發,設計生產,技術服務,銷售為一體的國家級高新技術企業。公司擁有發明專利1項,實用新型專利22項。
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雙極板:高溫導電耐腐蝕
2021年菲爾特過濾科技公布年產300萬片燃料電池金屬雙極板生產線項目建設工程規劃。
網址:http://www.epwho.com/

15.?蘇州東風精沖工程有限公司

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蘇州東風精沖工程有限公司(簡稱"東風精沖")成立于1999年,是東風汽車零部件(集團)有限公司和蘇州創元投資發展(集團)有限公司合資組建。注冊資本6316.4萬元,注冊地為蘇州高新區,下屬1家子公司(蘇州東風平和法雷奧離合器有限公司)。經過二十多年的創新和發展,公司先后通過 IATF16949:2016質量管理體系認證、ISO14001:2015環境管理體系認證、ISO45001:2018職業健康安全管理體系認證等,現已發展為集產品設計研發、智能制造為一體的高新技術企業。公司先后獲得江蘇省認定企業技術中心、江蘇省重點企業研發機構;參與國家科技重大專項課題,被授予產學研發合作設計開發平臺、精沖模具產業化制造與示范基地;是中國鍛壓協會團體標準牽頭單位。先后被授予蘇州市勞動關系和諧企業、模范職工之家等榮譽稱號。
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主要產品包括變速箱操縱機構、駐車機構、精沖零件、氫燃料電池金屬極板等;公司客戶有日產、麥格納、東風、長城、吉利、長安等,產品技術和質量得到客戶一致好評。未來,公司將瞄準HEV 、PHEV、純電動及氫燃料電池等業務領域,加快關鍵核心技術突破,實現換擋機構模塊化、電子駐車系統化,"十四五"將致力成為國內領先的汽車傳動控制系統公司。
網址:http://www.dffbsz.com

16.?西部材料

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西部金屬材料股份有限公司是以西北有色金屬研究院為主發起人設立的高新技術企業,成立于2000年,2007年上市,是陜西省首個由科研院所改制成立的高科技上市公司。
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公司作為新材料行業的領軍企業,主要從事稀有金屬材料的研發、生產和銷售,經過多年的研發積累和市場開拓,已發展成為規模較大、品種齊全的稀有金屬材料深加工生產基地,擁有鈦及鈦合金加工材、層狀金屬復合材料、稀貴金屬材料、金屬纖維及制品、稀有金屬裝備、鎢鉬材料及制品、鈦材高端日用消費品七大業務板塊,產品主要應用于軍工、核電、環保、海洋工程、石化、電力等國民經濟重要領域和眾多國家大型項目。
公司目前正在研發車用氫燃料電池金屬雙極板。前期主要工作進展是在原型機方面證明新方案的可行性,現在正在進行具體參數的優化工作。
網址:http://www.c-wmm.com/

17. 上海賽科利汽車模具技術應用有限公司

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上海賽科利汽車模具技術應用有限公司成立于2004年,隸屬于上海汽車集團股份有限公司所屬的華域汽車系統股份有限公司。
SSDT具備了大型汽車覆蓋件模具設計、制造及輕量化模具的設計制造能力,數字化、自動化的模具開發制造過程。已經掌握了外覆蓋件特征棱線模具技術、新能源車電池盒模具開發技術、高端車型側圍沖壓工藝技術等模具開發的核心技術。
在新能源汽車領域,SSDT掌握了從沖壓、焊接、鍍層到密封的核心技術,擁有批量生產的技術實力。產品包括輕量化電池盒和氫燃料電池金屬雙極板。
網址:https://www.ssdt.com/

18.?金屬雙極板相關模具企業

武漢思凱精沖模具有限責任公司
三佳機械(上海)有限公司(模具)
磐吉奧湖南工業有限公司(金屬、復合材料極冷極熱模具)
無錫艾度科技有限公司(沖壓模具)
佛山市鉅澤益精密科技有限公司

19.?金屬雙極板相關配套加工企業

上海明嘉金屬科技有限公司(鍍膜加工)
南通卓力達金屬科技有限公司(蝕刻)
深圳市騰鑫精密電子芯材科技有限公司(蝕刻雙極板))
滁州中恒泰新材料有限公司(蝕刻)
深圳金泉益科技有限公司(蝕刻雙極板)
廣東專精蝕刻精密科技有限公司

原文始發于微信公眾號(艾邦氫科技網):平步“氫”云,國內金屬雙極板企業大全

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