双极板是燃料电池与PEM电解槽的核心部件,其低寿命与高成本的问题长期困扰产业发展,镀膜工艺和装备作为解决双极板成本与寿命问题的关键,受到了行业的重点关注,因此也引入了大量真空镀膜领域的企业进入氢能领域。
星氢源(上海)科技有限公司( SYDROGEN<span style="font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 15px; letter-spacing: 1px; text-align: justify; background-color: rgb(255, 255, 255);”>Ⓡ ,以下简称“星氢源”)是一家专注氢能领域的高科技公司,由新加坡淡马锡 TEMASEK 和纳峰科技 Nanofilm Technology International 合资成立的技术公司,星氢源利用纳峰公司专有的核心镀膜技术及镀膜设备开发能力,致力于挖掘导电性钻石薄膜的潜力,提供优质的燃料电池金属极板、电解槽极板解决方案。
在FCVC上,星氢源向记者展示和介绍了星氢源在氢能领域的技术实力和创新成果。记者希望通过星氢源案例,探讨更多双极板降本提质的方案。
图1 星氢源FCVC展台及其团队
01 十年深耕,星氢源的两大优势
星氢源是新加坡纳峰科技与淡马锡成立的氢能商业化公司,其中淡马锡是新加坡政府持股的全球性投资公司;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。
早在2015年,星氢源前身纳峰开发团队就开始与德国、日本和中国的领先燃料电池企业在金属双极板镀层领域开展合作,产品迭代开发,并成功获得客户端的验证,取得了显著的成果,居全球领先。在2021年,燃料电池金属双极板走向规模化量产,为推动技术商业化进程,星氢源应运而生。因此星氢源成立时间虽不长,但团队从事氢能领域镀膜应用已经长达近十年时间。
“技术+装备”两大核心优势,基于将近10年的行业深耕经验与强大的技术背景,星氢源在氢能领域形成了两大技术优势:世界先进的真空镀膜技术和真空设备制造技术。
FCVA真空镀膜技术(过滤阴极真空电弧法),采用纳峰FCVA核心技术制备碳基纳米涂层SydroDIAMOND<span style="font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; font-size: 15px; letter-spacing: 1px; text-align: justify; background-color: rgb(255, 255, 255);”>Ⓡ,涂层耐腐蚀性强,导电性好,膜层致密度高,质量稳定,在316L 基材、304基材、Ti合金基材上都有超高性能的涂层方案。另外星氢源涂层由于其优秀的高电位耐腐蚀性能,无论是燃料电池还是电解槽环境下均表现突出。
真空设备制造技术,星氢源具备真空镀膜设备的开发能力,能够对设备进行持续迭代升级,满足真空镀膜技术发展需求。
图2 星氢源自主真空镀膜设备
02 两端发力,星氢源的三大创新成果
基于两大优势,星氢源在国内主要开展了燃料电池及电解槽两方面的业务,在制氢与用氢两端同时发力,无论燃料电池还是电解槽,极板的成本和寿命都是亟待解决的核心问题,也是现阶段企业进行市场竞争的关键,对此,星氢源做了卓有成效的探索。
图3 FCVA技术优势
在燃料电池方向,针对金属双极板,星氢源用最先进的碳涂层技术替代昂贵的镀金技术,结合了钻石和石墨的优越性能,为金属双极板提供了优异的耐腐蚀性、电化学性能和机械性能,具体见图。
致密性高、提升耐腐蚀能力。FCVA技术将碳基材料100%等离子化,使材料表面形成高致密性的非晶态四面体镀层,同时也有利于提升镀层的一致性。
“下游用户发现在矿区、海边码头和化工区等场景中空气氯离子偏高,燃料电池双极板的腐蚀环境明显更加恶劣,我们高致密度的涂层,很好地解决了这个痛点,因此我们的合作伙伴将在矿区、海边码头和化工区等场景与我们一起开展应用推广。”星氢源负责人陆祖明说道。
在电解槽方面,星氢源针对PEM电解槽与碱性电解槽的不同发展特点,进行了针对性的工艺开发和业务布局。
(1)复合镀层降低PEM槽成本,PEM电解槽处于技术攻关阶段,针对钛板贵金属镀层成本高、易腐蚀等问题,星氢源开发复合镀层工艺,有效地降低极板成本。
(2)新电极工艺降低ALK电解槽电耗,碱性电解槽发展已经相对成熟,星氢源主要针对电耗问题,通过我们的涂层技术结合催化剂制成开发新一代电极工艺,有效提高电密、降低运行成本。
03 发展展望
对于技术创新与持续降本,星氢源已经形成了3条路径,以应对未来的市场竞争。
(1)技术与设备同步突破,在镀膜环节,材料-工艺-设备三位一体,互相匹配才能得到成本最低、性能最好的产品,将星氢源涂层技术的迭代开发与装备的迭代开发紧密结合,满足不断升级的大规模量产产品开发需求。
(2)规模化与协同双重降本,星氢源将在持续扩产的同时不断提升良率,实现规模化降本,团队在不断优化涂层技术的同时,开发新的精密成型技术和LSR密封技术等,实现BPP产品效率提升及降本。
(3)与合作伙伴携手共进,在研发过程中,星氢源选择了国内外的领军企业作为合作伙伴,以高标准开发了适合不同应用场景和不同基材的领先的工艺与产品,星氢源表示携手产业链协同创新发展,共赢氢能产业发展。
图5 星氢源团队及合作伙伴
谈到未来发展规划,星氢源负责人表示:“针对不同技术、不同产品、不同市场,我们制定了系列化的产品发展规划。”
星氢源从基础材料、核心零部件和整体解决方案三个层面,并根据产业链合作情况区分了国内外市场,形成了完整的优势互补发展规划。
基础材料研发,基于燃料电池和电解槽的技术需求,细分到涂层配方、工艺制程和关键设备的开发,并与上下游合作伙伴紧密配合,三者匹配达到最佳的效果。
产品成品,针对国内市场,星氢源将探讨提供燃料电池和电解槽极板成品,提供从冲压、镀膜、焊接、密封到测试的一站式服务和产品供应;针对海外市场,星氢源将探索燃料电池发电站等系统的市场推广。“在产品服务方面,我们公司在国内定位是零部件厂商,跟产业链是合作关系,在海外市场我们将探索提供终端用户的解决方案,从而形成差异化定位。”星氢源负责人谈论到。
推广氢能独特应用场景解决方案,星氢源将联合产业链合作伙伴,在矿区、海边码头和化工区等场景提供独特的耐腐蚀高性能解决方案,同时我们在开发欧洲和新加坡等国际市场,到2030年,新加坡港口、码头的船舶均要升级为电气化,针对海洋应用场景的特殊性,我们的核心零部件可以在电堆和系统上发挥巨大作用,这与我们的合作伙伴形成了系统框架解决方案决议,新加坡是全球最大的数据中心应用场景,星氢源已经建立第一个固定电站的项目。
星氢源负责人表示:“氢能市场规模大、产业链长、需要核心技术和关键装备去解决难题,我们发挥优势,以开放合作的态度与更多的上下游企业协同创新发展。”