以涂层“突围”,一体化氢能极板服务商是如何炼成的?

如蓉氢燃料 2024-11-05 01:02:14

金属双极板涂层作为关乎金属板耐腐蚀性和导电性的关键环节,一直是金属双极板量产之路上的核心难题,在整个金属双极板生产成本构成中占比超过一半以上。涂层不仅仅关系到整个燃料电池系统的成本,更对其使用寿命和性能表现有着至关重要的影响。

现阶段,能同时做好氢能极板及涂层的企业在世界范围内并不多,在这个基础上还能提供从金属极板、涂层再到设备的一体化解决方案的企业更是凤毛麟角。

Sydrogen星氢源(上海)科技有限公司(简称“Sydrogen星氢源”),作为世界领先的氢能极板综合解决方案提供商,通过自主开发FCVA技术制备的碳涂层拥有超过贵金属的优异性能,公司同时具备开发和制造燃料电池及电解槽金属极板的能力,为客户提供氢能极板一体化解决方案,帮助客户实现降本增效,受到广大企业青睐。

深耕技术 FCVA有效突破碳基涂层瓶颈

Sydrogen星氢源是一家由新加坡纳峰科技和淡马锡成立的氢能商业化公司,Sydrogen星氢源运用纳峰公司专有的核心镀膜技术及镀膜设备开发能力,面向氢能行业提供优质的燃料电池金属双极板、电解槽极板解决方案。公司两大主要股东实力雄厚,其中淡马锡是新加坡政府持股的全球科技性产业投资公司;纳峰公司是新加坡南洋理工大学的高科技衍生公司,专门从事先进材料研发、真空镀模技术及设备开发和微纳制造。

目前国内燃料电池金属板涂层市场,在材料环节,应用以碳基涂层为主,同时还有部分电堆厂和金属双极板公司采用贵金属涂层,并配以相应的涂层加工方法。从降本的角度来看,碳基涂层在控制成本方面更具优势,但难点在于在如何能保持优良的性能和耐久性。

Sydrogen星氢源的FCVA技术很好的解决了金属板碳基涂层的这一瓶颈。Sydrogen星氢源采用独特FCVA技术制备的碳涂层拥有超过贵金属的性能,可应用到多种燃料电池场景。

在第八届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品展览会上,Sydrogen星氢源展示了其镀膜技术和氢能极板解决方案,星氢源技术总监王婷还在会场演讲中详细介绍了公司的FCVA技术。

Sydrogen星氢源佛山氢能展火爆场面

“FCVA技术相较于其他普通PVD沉积技术,可以在室温沉积,这就允许更薄的金属板镀膜而不会发生变形。” 王婷表示,从从镀膜粒子的类型,镀膜粒子能量,镀层结合力,沉积温度等多方面对比的数据来看,FCVA技术都展现出较为明显的优越性。

FCVA技术原理示意图

Sydrogen星氢源根据不同的金属极板材料,开发了不同的涂层类型,有针对不锈钢板材的涂层,也有专门针对钛极板的钛基涂层,不同的涂层根据板材的特性进行了专门的优化。

以SydroDIAMOND®碳涂层为例,该产品与贵金属涂层具有相当的导电性,离线的电化学测试结果显示SydroDIAMOND®涂层比金涂层具有更低的腐蚀电流和更高的耐腐蚀性能。恒电位电化学反应测试之后,对化学溶液做离子析出测试的过程中,SydroDIAMOND®碳涂层的离子析出在30ppb,只有金涂层离子析出的十分之一,显示出较强的抗离子析出能力。

此外,SydroDIAMOND®涂层另一个优势在于强悍的耐氯离子腐蚀性能。

“市场上的涂层可能耐得住1ppm的氯离子腐蚀,而我们的SydroDIAMOND®涂层可以耐得住100ppm的氯离子腐蚀。” 王婷表示,公司最新一代涂层可以耐得住1000ppm的氯离子腐蚀。这就意味着应用星氢源SydroDIAMOND®涂层方案的燃料电池可以适用于海上码头、矿区重卡、化工园区、海上航运等环境恶劣的场景。

优化服务 打造燃料电池垂直整合价值链接

Sydrogen星氢源在氢能领域有两大核心优势——真空镀膜技术和真空镀膜设备。技术方面,公司采用FCVA核心技术制备燃料电池用碳基纳米涂层SydroDIAMOND®。这款产品耐腐蚀性强,导电性好,膜层致密度高,质量稳定,在316L 基材、304基材、钛合金基材上都有超高性能的涂层方案。

涂层技术是核心,为贴合客户的实际需求,Sydrogen星氢源由涂层技术延伸出来的业务却是多元的。具体来看,Sydrogen星氢源可以根据客户的需求的不同,提供镀膜代工、金属极板交付、量产镀膜设备供应等多种业务,打造氢能金属极板一体化综合解决方案。

FCVA-500RS 连续多腔体镀膜系统

设备方面,公司具备真空镀膜设备的开发能力,可外供应真空镀膜单体机、线体机、自动化生产线、并能够对设备进行持续迭代升级,提供交钥匙产线,满足产品技术发展需要。基于两大显著优势,Sydrogen星氢源现已与全球多家燃料电池头部企业建立深度合作关系,并且在依托镀膜设备与先进工艺所制备的金属双极板,在耐久性、规模化量产上广受企业赞誉。

燃料电池方面,星氢源专注开发空冷燃料电池系统,以开发低成本、小体积、低重量、高性能、高耐久长寿命的空冷燃料电池为宗旨。其封闭式空冷燃料电池通过如下关键步骤达成:

自主设计和自制MEA、MEA测试;

自主设计和自制BPP;

星氢源专利SydroDIAMOND®镀膜;

自主设计和自制电堆、电堆活化及测试;

自主系统设计及组装;

自主设计电气、软件及控制策略;

2.5KW闭合式空冷燃料电池发电机

星氢源自主设计开发2.5KW闭合式空冷燃料电池发电机,可涵盖从100W到2.5KW的单台发电机,通过多台组合可拓展至20KW的功率输出。可应用场景包括:离网式生活舱供电,信号塔备用电源,施工建设现场供电,自动售货机供电,小型燃料电池混动车,摩托车、二轮车增程式发动机,无人机供电,农业机械增程式发动机,移动灯塔供电等。

今年7月,Sydrogen星氢源与上海捷氢签署“燃料电池动力船用发动机系统”战略合作协议,双方计划将燃料电池技术应用于船用发动机系统,联合开发250千瓦船用燃料电池动力系统,推动实现船运脱碳目标。

据了解,250千瓦船用燃料电池动力系统将在新加坡开发,计划于2025年投入市场,并通过船级社严格的技术检验与相关认证,以确保符合海事标准。该动力系统采用先进冷却系统,功率可从千瓦级扩展到兆瓦级,适用于大小型船舶,并可使用重组式燃料电池系统。

这一创新解决方案,得益于星氢源与捷氢科技的先进技术。星氢源专有的金属双极板技术SydroDIAMOND®,为燃料电池电堆提供了耐用、高性能的零部件,该技术有望大大提高船用燃料电池动力系统的使用寿命和效率。

攻坚电解槽极板涂层,拓展绿氢蓝海市场

绿氢发展势头下PEM电解水制氢发展上行,为满足PEM电解槽降本需求,目前,Sydrogen星氢源已开发出复合镀层工艺应用于核心零件极板,推动了电解槽降本,相关工艺与设备也会逐步面向市场发布应用。

例如,Sydrogen星氢源开发的PEM电解槽用金属极板涂层SydroPEARL®。这是一款非贵金属复合涂层,具有较好的导电性和耐腐蚀性。数据显示,SydroPEARL®涂层在离线的耐腐蚀测试之后,其电阻增量是在2mΩ·cm2左右;10个小时的恒电位电化学测试显示,SydroPEARL®涂层的腐蚀电流密度只有4.29 μA·cm-2,远低于Pt涂层的533 μA·cm-2 。

“在金属板涂层方面,材料-工艺-设备三位一体、相互配合才能得到性价比最优、成本最低的产品,更适合未来商业规模化。”王婷表示,Sydrogen星氢源提供从涂层、极板到设备的完整解决方案也能更好的助力氢能行业降本,加速规模化应用局面的形成。

为助力行业客户实现这一点,Sydrogen星氢源研发投入巨大,持续推进涂层技术与装备的迭代开发,并且追求将两者紧密结合来探索适用于不同应用场景下、差异化的最佳解决方案,以满足上下游客户产品开发需求。

“氢能产业目前还在发展成长的初期,要有足够耐心和定力。”Sydrogen星氢源方面表示,公司面向全球市场,采用可持续的商业模式建立战略合作伙伴关系,立足长远,为氢能产业的发展贡献自己的力量。

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