“以前提到高功率燃料電池核心技術，不少人第一反應是依賴進口。現在不一樣了！我們自主研發的電堆、雙極板和壓裝設備，性能已達到國際先進水平，還能精準適配兩輪車、無人機這些貼近產業需求的場景。”上海理工大學江小輝教授科研團隊正用創新打破技術壁壘，相關成果亮相工博會。
“未來，比如無人機在高空作業時，溫度變化大，對設備穩定性要求高，我們的電堆能適應這樣的復雜環境，為無人機提供持續穩定的動力；兩輪車日常使用中，對電池壽命和適配性要求高，我們的產品也能滿足這些需求。” 江小輝補充說，這意味著國產燃料電池在多場景應用上，有了更可靠的選擇。
目前團隊自主開發的壓裝設備已完成不同功率電堆的制造及測試。如400W和1KW的單模塊電堆系統已實現穩定生產，而且電堆的使用壽命可達4000小時，在-15℃到+40℃的溫度范圍內都能正常工作。更值得一提的是，這些電堆產品經過國內和新加坡第三方檢測，性能指標已經達到了國際先進水平。
在燃料電池核心部件——雙極板及電堆的設計制造上，團隊也下足了功夫。“我們掌握了高性能雙極板及電堆設計、性能優化評估的整體解決技術，就是要圍繞輕量化、長壽命這些用戶最關心的關鍵指標做文章。”
為了實現目標，團隊構建了雙極板及電堆參數化的結構設計、性能預測及評價模型。“簡單說，就是通過模型模擬電堆在不同工作狀態下的情況，比如電流密度怎么分布、溫度場怎么變化，然后綜合分析這些數據，找到最優設計方案。” 團隊黃之文老師介紹，這樣設計出來的雙極板和電堆，既能減輕重量，又能延長使用壽命。
不僅如此，在研發過程中，團隊還實現了機械結構設計、材料性能評價、電化學反應等多學科交叉融合，未來還將引入包括復合材料、金屬密封、反向嵌套等先進設計理念，讓技術創新更具全面性和前瞻性。
電堆裝配過程可不是簡單的 “拼零件”，其中藏著諸多技術難點。“電堆由端板、集流板、碳紙、雙極板、膜電極等很多部件組成，裝配時涉及多材料、多力場的綜合工況影響，對壓裝過程的穩定性、材料與力學的耦合作用，都有精確力控和時間協同的嚴苛要求。”為了解決這個難題，團隊自主開發了高性能智能電堆壓裝設備。
這款壓裝設備有不少 “黑科技”。“它是按照電堆壓裝過程高剛度及靜動態穩定性的需求設計的，還搭配了我們自主開發的專業壓裝控制軟件，能實現電堆裝配全過程高穩定控制。” 團隊負責測控技術的郭淼現副教授介紹道，設備采用先進的四軸聯動控制，可針對不同功率及尺寸型號的電堆需求，考慮雙極板與膜電極壓裝力均一性最優化目標，實現自動化壓裝。
更智能的是，設備還能結合基礎數據分析和實時運算，精準確定并施加所需的總載荷。這樣一來，既能保證電堆的高性能，又能提高生產效率、降低成本，滿足不同場景下多樣化電堆產品的壓裝需求。這套設備的成功研發，為國產高功率燃料電池的規模化、高質量生產提供了重要保障。
從核心部件到裝配設備，從技術攻關到場景落地，這支團隊用自主創新的力量，為國產高功率燃料電池技術發展注入了新動能。隨著技術的不斷優化和推廣，這些 “國產智造” 的燃料電池產品，將在更多領域發揮作用，為低空經濟、新能源產業發展貢獻更大力量。
來源：上觀新聞
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