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燃料電池規模化商用前夜，如何實(shí)現快速降本從而占據市場(chǎng)先機是產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)思考的戰略問(wèn)題，也是決定其公司未來(lái)能否在氫電行業(yè)站穩腳跟的關(guān)鍵。

在一眾布局燃料電池核心材料的企業(yè)中，惠州市杜科新材料有限公司（下稱(chēng)“杜科新材”）另辟蹊徑，憑借膠水起家，“由膠到板”走上了一條獨特的發(fā)展道路，其合資公司青島杜科開(kāi)發(fā)的模壓復合石墨雙極板已經(jīng)具備量產(chǎn)能力，批量供貨后有望進(jìn)一步降低燃料電池成本。  

“批量供貨后，杜科的模壓復合雙極板面向大客戶(hù)價(jià)格可以做到50元/組，并且包括粘接密封。”杜科新材總經(jīng)理鄭健保表示，目前青島杜科已經(jīng)建成了年產(chǎn)100萬(wàn)組模壓石墨雙極板的自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)，并且配合5家頭部燃料電池客戶(hù)完成了開(kāi)模工作，預計在下半年會(huì )向客戶(hù)供應批量的模壓復合雙極板產(chǎn)品。 

正是看中了模壓復合石墨雙極板在規模化量產(chǎn)時(shí)代的廣闊前景，杜科新材在雙極板用膠粘劑的業(yè)務(wù)基礎上作出戰略轉型。  

杜科新材從2018年就開(kāi)始研發(fā)模壓復合雙極板用的復合基料，并申請國家發(fā)明專(zhuān)利；2020年年底由漢纜股份、杜科新材以及青島巖海碳材料三方聯(lián)合成立了青島杜科新材料有限公司（下稱(chēng)“青島杜科”），主要專(zhuān)注于超薄復合石墨雙極板組件的生產(chǎn)和銷(xiāo)售。現階段，青島杜科的復合雙極板組件擁有自主知識產(chǎn)權及多項發(fā)明專(zhuān)利。

“成立青島杜科公司發(fā)展模壓復合雙極板業(yè)務(wù)主要是基于兩方面的考慮，一方面是基于公司對于燃料電池粘接密封方面的經(jīng)驗和積累，另一方面是可以更好的對接下游客戶(hù)的需求。”鄭健保表示，在與下游客戶(hù)合作的過(guò)程中發(fā)現，當雙極板和膠粘劑分開(kāi)對客戶(hù)銷(xiāo)售時(shí)，一旦出現問(wèn)題，很難分清職責范圍，但作為一個(gè)組件整體給到客戶(hù)時(shí)，職責范圍的指向就很明晰了，供應方為整體負責。  

換句話(huà)說(shuō)，“由膠到板”的變化相當于是減少了供應流程和后期服務(wù)的對接時(shí)間，在很大程度上能更好地為客戶(hù)提供需要的產(chǎn)品。  

另一層考慮在于，由于雙極板與膠粘劑是完全不同的兩種材料，工藝與技術(shù)也存在很大的差別，再加上氫電行業(yè)發(fā)展初期，很多企業(yè)把工藝和技術(shù)視為企業(yè)的核心機密，所以如果能同時(shí)掌握雙極板和膠粘劑，就能一站式解決燃料電池的粘接密封難題。  

“杜科提供的模壓復合石墨板組件能在一定程度上優(yōu)化生產(chǎn)流程，節省不少資源和精力。”鄭健保表示，從客戶(hù)試用的結果來(lái)看，在確保質(zhì)量的前提下，帶有粘接密封的雙極板組件更受歡迎。  

模壓石墨板相比于機加石墨極板的*大的優(yōu)點(diǎn)是效率高，速度快，能更好的適應規模化批量生產(chǎn)以及快速降本，但在生產(chǎn)的過(guò)程要保持較高的良率，這對企業(yè)來(lái)說(shuō)，則存在多方面的技術(shù)和工藝上的挑戰。

青島杜科在摸索模壓石墨雙極板成型工藝的過(guò)程中，發(fā)現主要存在四大難題：

針對以上四大難題，杜科的技術(shù)人員在試制的過(guò)程中不斷調整工藝，逐一進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，*終取得了良好的效果。

 青島杜科的模壓復合石墨雙極板

例如，針對細流場(chǎng)凸脊模壓板存在凸脊不飽滿(mǎn)，硬度不夠容易脫粉問(wèn)題，青島杜科通過(guò)篩選合適的石墨原材料、減小模具拔模角度及過(guò)度角，選擇強度高的浸漬膠及改善浸膠工藝，*終實(shí)現凸脊小于0.5mm的模壓板。

為解決模壓板的耐進(jìn)氣壓力偏小問(wèn)題，青島杜科根據流場(chǎng)深度和*薄處選擇合適的面密度胚板，配合高強度浸漬膠，并選擇適合模壓板粘接膠，*終可實(shí)現流場(chǎng)深度0.4mm,*薄處0.3mm時(shí)，單極板大于30MPa抗彎強度，進(jìn)氣壓力300KPa時(shí)，三腔氣體泄漏值小于0.03ml/min，可耐≥600kpa的進(jìn)氣壓力。

在解決模壓板長(cháng)度大于設計值，厚度不均勻，進(jìn)氣口有毛刺等問(wèn)題上，青島杜科以選擇合適石墨粒徑生產(chǎn)的石墨胚板，合理設計模具的方式實(shí)現了單極板整體厚度工差小于0.01mm，直流場(chǎng)極板長(cháng)度變化小于0.2mm，進(jìn)氣口和周邊一次成型沒(méi)有毛刺的重大突破。

當然，作為燃料電池用膠領(lǐng)域的佼佼者，杜科*核心的優(yōu)勢在于能將膠粘劑和雙極板相結合發(fā)揮出更好的密封效果。因此，其在解決模壓板氣場(chǎng)密封膠容易脫落的問(wèn)題時(shí)，選用其自主研發(fā)的粘接力強的石墨胚板和浸漬膠/密封膠，*終達到產(chǎn)品可滿(mǎn)足3次以上的壓裝不脫膠的效果。

如果說(shuō)“雙極板組件”的推出有利于優(yōu)化供應流程，提升局部環(huán)節的生產(chǎn)效率，那么，青島杜科在模壓工藝上的變革對于提升產(chǎn)品的性能和質(zhì)量方面則顯得尤為關(guān)鍵。  

“青島杜科復合雙極板與其它產(chǎn)品*大不同在于冷壓工藝。”鄭健保表示，與市場(chǎng)上通用的熱壓成型工藝相比，杜科采用的冷壓成型工藝，成型速度更快，大概30秒鐘就可以成型一塊極板，在如果是一模兩切，可以做到30秒成型兩塊極板。 

此外，過(guò)采用冷壓成型工藝，青島杜科的模壓復合雙極板的厚度*薄處可以做到0.25mm，電導率≥300S/cm2，在提升雙極板平整度的同時(shí)，還能延長(cháng)模具1倍以上的使用壽命。 

除了能向客戶(hù)交付已經(jīng)粘接密封好的模壓石墨復合雙極板組件，青島杜科還能根據客戶(hù)的需求提供定制化的柔性石墨預制板（基板），以及各種不同類(lèi)型的燃料電池雙極板、膜電極密封膠，形成“從膠到板“的一站式粘接密封方案。

從石墨雙極板的市場(chǎng)應用前景來(lái)看，模壓復合石墨板更適應未來(lái)量產(chǎn)時(shí)代的需求，實(shí)際裝車(chē)應用的情況也反映了這種趨勢。  

高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）數據顯示，2022年中國氫燃料電池石墨（含復合）板電堆市場(chǎng)規模超10億元，同比增長(cháng)25%。國產(chǎn)電堆出貨量TOP10的企業(yè)中，神力科技、國鴻氫能、氫璞創(chuàng )能等企業(yè)裝車(chē)的電堆類(lèi)型基本是模壓石墨板電堆。 

“當前國內燃料電池汽車(chē)的保有量已超過(guò)13000臺，其中大部分搭載的是模壓石墨板電堆。”一位國內知名電堆企業(yè)高層透露，在國內的實(shí)際的裝車(chē)應用中，模壓雙極板的占比要明顯高于機加石墨板。 

隨著(zhù)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的崛起，未來(lái)市場(chǎng)對于雙極板的需求量也會(huì )相應的擴大，面對金屬雙極板的競爭壓力，降本成為模壓石墨雙極板的決勝未來(lái)的關(guān)鍵。 

坐擁燃料電池用膠和模壓石墨板雙重優(yōu)勢的杜科新材，在推動(dòng)燃料電池關(guān)鍵材料的降本上處于更加積極主動(dòng)的有利地位。

“杜科已經(jīng)為規模化降本做好的了充足的準備。”鄭健保表示，公司開(kāi)發(fā)的模壓復合雙極板組件面向大客戶(hù)的價(jià)格可以做到50元/組，并且包括粘接密封，是同期進(jìn)口的石墨雙極板單組價(jià)格的1/3左右，也遠低于當前機加石墨板的價(jià)格，而且伴隨著(zhù)產(chǎn)量的提升，還有進(jìn)一步降本的空間。 

強大的降本能力也吸引了下游客戶(hù)的注意，目前青島杜科已經(jīng)與多家頭部燃料電池企業(yè)建立起合作關(guān)系，并且配合5家頭部燃料電池客戶(hù)完成了開(kāi)模工作，預計在下半年會(huì )向客戶(hù)供應批量生產(chǎn)的模壓復合石墨板產(chǎn)品。

為應對未來(lái)更大的市場(chǎng)需求，青島杜科在產(chǎn)能上也做好了準備。目前公司已經(jīng)建成年產(chǎn)100萬(wàn)組模壓復合雙極板的產(chǎn)能，并搭建了自動(dòng)化的浸滲生產(chǎn)線(xiàn)和雙極板自動(dòng)化粘接密封生產(chǎn)線(xiàn)，公司還規劃到2025年建成年產(chǎn)1000萬(wàn)組的產(chǎn)能。