构建一体化产业链生态 探秘长城氢能“硬”实力

工厂探秘原创

周岳

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2021-03-29

提到新能源车,绝大多数朋友首先联想到的肯定是纯电动车,其实还有一种被大众忽略的新能源车——氢燃料电池车,虽说目前并不常见,但有一家头部车企一直根植于氢能的研究。

导语

在这里就不和大家卖关子了,这家车企便是长城汽车。氢能产业作为长城汽车重要板块,已有五年发展历程,初始于2016年6月,XEV项目组(现未势能源的前身)正式成立,开启长城FCEV核心技术研发。 截至目前,长城汽车已累计投入研发费用20亿元,已经积淀了先进的技术基础。 

日前,长城汽车发布了氢能战略,要构建完善的“研—制—储—运—加—应用”一体化供应链生态,围绕氢燃料电池技术、车载储氢技术和氢安全技术,提供一套高性价比的车规级氢动力系统解决方案。可见长城汽车对氢能的开发利用是志在必得,而长城汽车的底气正是源于自家的氢能技术中心,那目前长城汽车已经掌握了哪些“硬核”技术了呢?

 在进一步了解长城汽车氢能技术之前,首先要对氢能有个基本认知,氢能是一种二次能源,并具有无毒、无污染、发热值高、燃烧性能好等众多优点,使用后生成物只有水,不会对环境造成任何污染。相比纯电动车,氢燃料电池车正好避免了纯电动车续航以及充电方面的短板。

攻克技术瓶颈 构建氢能产业链

回顾过去十几年,氢燃料电池车发展有些缓慢,原因就在于车载储氢技术、燃料电池技术、加氢站基础设施建设等一系列技术瓶颈的限制,而这些也正是长城汽车所重点解决的问题。

目前,长城汽车已实现“电堆及组件、燃料电池发电及组件(控制器等)、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺”六大核心技术和产品的知识产权完全自主化,突破核心技术瓶颈,大通上下游链条。

长城汽车已经拥有车规级氢电平台,并针对乘用车与商用车推出不同型号的氢燃料电池发动机,其中乘用车发动机采用金属板电堆技术,系统峰值功率可达95千瓦,商用车发动机采用石墨板电堆技术,系统峰值功率可达100千瓦,并且效率超过60%,耐久时长达到2万小时。

 同时,氢电平台已拥有多维度电堆实时健康诊断技术、多变量解耦闭环控制、智能控制、模块化集成、零下30゚C基于NODS系统的电堆无损快速冷启动控制等核心技术。

长城汽车电堆平台从底层材料级别开始正向研发,构架坚实的技术基础,融合了高精密度金属板技术、长寿命超薄石墨板技术、高功率密度、低铂载量、抗反极膜电极技术等,实现了性能与成本间的平衡。另外,通过嵌入式注塑端板技术以及夹片式节电压接插件,提高电堆绝缘性和可靠性。

除了动力系统外,氢燃料电池车储氢技术也十分重要,长城储氢平台由70MPa IV型车载储氢瓶构成,储氢密度可达5.7%wt,采用自主研发的干法缠绕工艺、塑料内胆成型及金属阀座连接技术。填补了国内70MPa IV型储氢瓶、70MPa高压阀门与减压阀等多项技术空白,具备高集成度、小体积等优势。

长城为保障储氢瓶的安全性,还进行了70MPa氢循环和一系列安全测试,据技术人员介绍,目前长城以对1000多个储氢瓶进行安全测试,以探索研究储氢瓶的安全性。在核心零部件领域,长城汽车也有所突破,如减压阀、瓶阀等核心部件,长城实现了自主研发,从而大幅度的降低了制造成本。

长城汽车不仅研制车载储氢瓶,还在氢能技术中心建成了液态储氢加氢站,用于研究加氢站基础设施建设,构建全产业链生态,为氢能的大规模投入使用打下坚实基础。

全球化研发体系支撑 顶尖机构院校合作

保定氢能技术中心只是长城汽车全球化研发体系的冰山一角,企业还在上海、加拿大、日本、德国等地设立研发中心,形成“四国五地”的全球化研发体系,围绕氢能及燃料电池技术解决方案和开展研发。未来3年内,长城汽车还将继续投入超30亿元研发费用,以达到万套产能规模。

长城氢能研发团队已经具有一定规模,汇聚来自欧、美、日、韩、印、加等多国具有十年以上氢能领域技术经验的专家,组建了目前为止国内规模最大的430余人的关键技术国际化研发团队,并且团队规模正在高速扩充。

另外,长城汽车可不是单打独斗,企业还与法国液化空气集团(Air Liquide)、林德集团(Linde)、戈尔公司(W. L. Gore & Associates)、BOSCH、清华大学、同济大学等顶尖机构院校展开合作,推动氢能的发展。

开拓氢能应用场景 构建氢能社会

 长城汽车氢能源将分为三个发展阶段,第一阶段,2021-2025年,开启氢时代,聚焦氢示范;第二阶段,2025-2035年,发展氢经济,开放氢生态;第三阶段,2035-2050年,建成氢社会,贡献碳中和。

根据规划,长城汽车将于2025年前,重点围绕公交/大巴 + 重卡/物流车 + 乘用车三大应用平台展开推广运营。目前,长城汽车已受邀加入全国四大示范试点城市群,在北京、天津、河北等地布局了多项师范项目,示范车辆规划超数千台,包含重卡、物流、公交、乘用车、船舶、轨道交通等多种应用场景。

长城已制定未来五年详细的战略目标。其中在2021年,长城将实现全球第四辆真正量产的大功率燃料电池乘用车,落地全球首个100辆49吨氢能重卡。在2022年冬奥会期间推出首支高端乘用车服务车队以及展重载卡车、物流车等商用车等。2023年,实现主要系统集成商推广数量国内领先。2025年,实现全球氢能市场占有率前三。

 写在最后:此次长城氢能技术中心之行,对于我来说,就像是打开了新世界的大门,再一次刷新了我对长城认知,完全颠覆了固有印象,而长城对技术的不懈追求也令我折服。

在纯电动车市场代表未来的当下,长城选择了绿电、氢+电储能、燃料电池应用等多领域布局,并在五年的时间内,从零开始构建了完整的氢能产业链,自主研发攻克了众多技术瓶颈。相信在长城等企业的推动下,氢能社会就在不远的将来。

(图/文 网通社 周岳)
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