走進位于河南新鄉氫能產業園的全自動數智化氫燃料電池金屬雙極板電堆生產基地,技術人員正在對電堆裝配產線進行生產前的運行調試,產線同時裝配雙極板和膜電極,組合成單池,多片堆疊后形成電堆。裝配過程中,機械臂抓取物料后,通過自動糾偏和真空吸附功能,將物料精準放置在指定位置,實現高精密定位。

電堆裝配產線

“由這一裝配產線所生產的電堆,偏差在0.2毫米以內,在當前國內同行業中屬于領先水平。”產線設計負責人、驥翀氫能董事兼副總經理王力介紹:“除了電堆裝配產線之外,金屬雙極板焊接產線、涂層產線也都已到位,密封膠線粘接設備和沖壓產線也在規劃中,全部組裝完畢后,將成為全自動數智化氫燃料電池金屬雙極板+電堆裝配產線,每條產線能夠節省人力近百人,效率提升數倍,將推動行業由半自動化生產進入‘無人化’生產時代,為氫燃料電池汽車的大規模量產做好準備。”

據了解,新鄉全自動數智化氫燃料電池金屬雙極板電堆產線由上海驥翀氫能科技有限公司(以下簡稱“驥翀氫能”)自主設計開發,占地面積5200平方米,產能500MW,項目一期具備雙極板沖壓、焊接、電堆組裝能力,二期將進行涂層、電堆產品下線測試,預計2023年底到2024年上半年完成。另外,驥翀氫能位于洛陽的生產基地也在同步落地中,占地面積5000平方米,產能500MW,將于今年內實現電堆產品下線測試。

氫車亟需釋放規模化效應,半自動化生產或成“攔路虎”

據央視財經4月13日報道,上海、廣州等地的氫能源車以網約車形式開啟運營。氫燃料電池汽車具有零排放、高效率、長續駛里程、高載重、加注快等優點,在固定路線、中長途運輸以及高載重三類場景中相較于純電動車有明顯優勢,此前,我國氫燃料電池廣泛應用于客車、物流車及重卡等商用車。中國汽車工業協會最新數據顯示,2023年3月氫燃料電池汽車產銷分別完成401輛和478輛,環比分別增長301%和1095%。

現在,國內各大車企在氫燃料電池領域的布局明顯加快,并應用于乘用車市場。從商業車向乘用車的邁進,展現出氫燃料電池汽車市場需求增多,氫燃料電池汽車距離走進“千家萬戶”又進了一步,有望迎來市場大幅增長。然而,氫燃料電池汽車屬于近幾年興起的新產業,氫燃料電池以及核心部件電堆的生產環節,行業中還普遍停留在半自動化階段,需要大量人工進行操作,不僅效率低下,而且不能保證產品一致性,有可能阻礙產業需求釋放和成本降低。

因此,先進產線的開發成為五大氫燃料電池汽車示范城市群的重要任務之一,各地紛紛加快了產線落地的步伐。河南作為五大示范城市群之一,地處中部,是重要的交通樞紐,擁有不少整車廠和零部件廠,兼具市場需求和產業基礎,根據《河南省氫能產業發展中長期規劃(2022—2035年)》,到2025年氫能產業總產值將突破1000億元。驥翀氫能所開發的全自動數智化氫燃料電池金屬雙極板電堆產線落地河南新鄉和洛陽,正是河南完善氫能產業布局,率先構建先進電堆生產基地的重要舉措。

數智化產線實現全流程“無縫銜接”

位于新鄉和洛陽的全自動數智化氫燃料電池金屬雙極板電堆生產基地是驥翀氫能落地河南的主陣地,其中新鄉驥翀被納入“河南省氫能發展中長期規劃”新鄉產業協同生態圈重點企業,洛陽驥翀成為“河南省氫能發展中長期規劃”重點項目之一。

全自動數智化電堆裝配產線

據了解,這兩條電堆產線在行業內率先實現了自動化與數智化,并且是國內首創的金屬雙極板+電堆裝配全流程產線,沖壓、焊接、涂層、電堆裝配、密封膠線粘接等各個工序之間通過機械手抓取和AGV智能小車傳送實現自動連接,整個過程“無人化”;同時工序上下料、工藝處理、在線檢測等環節之間的傳動也全部實現了自動化。值得一提的是,不同工位間的傳動采用的是高速磁懸浮技術,定位精度達到微米級。

除了全自動之外,數智化也是驥翀氫能電堆產線的另一大領先之處。不同于傳統的離線檢測,需要將生產好的產品統一運送到檢測處進行質量鑒定,驥翀氫能電堆產線借助傳感器和人工智能技術,配合視覺系統,能夠實現在生產過程中,對產品質量、缺陷進行在線檢測和辨別,從而在生產完成的同時,進行良品分類,高效便捷,并且規避人為操作的主觀因素,保證了產品的一致性。

全自動數智化金屬雙極板焊接產線

“全自動數智化氫燃料金屬雙極板電堆產線能夠大幅提高生產效率,降低人工成本。”王力表示,“以涂層工序為例,全自動數智化產線能夠將涂層過程從現在的15分鐘縮短至5分鐘,生產成本降低50%以上;再比如密封膠線粘接,目前行業中,這一工序的人員需求比較大,平均一條產線需要數十位工人,但我們開發的密封膠線粘接設備能夠實現無人化操作,節省的人力成本非常可觀。”

總體來看,位于新鄉的全自動數智化氫燃料金屬雙極板電堆產線年產能500MW,實現了全產業鏈、全流程的高效無縫運行,節省了各個工序之間的物流運輸費用,并且與單一產線相比,生產效率提升1倍以上,而僅需1~2人進行日常看護,整個生產制造成本大幅下降。

從產品到產線,實現氫燃料電池產業全國產化

全自動數智化氫燃料金屬雙極板電堆產線由驥翀氫能全自主設計開發,綜合運用了視覺技術、高速磁懸浮技術、高精度傳感器等多項先進技術,實現了氫燃料電池金屬雙極板電堆生產的全國產化。

據了解,驥翀氫能是當前國內為數不多打通金屬雙極板電堆產業鏈的企業,電堆產品在性能、壽命與可靠性、成本三大市場化關鍵方面,穩居行業第一梯隊。如今,全自動數智化氫燃料電池金屬雙極板電堆產線的落地,標志著驥翀氫能掌握了金屬雙極板從研發、生產到裝備的全自主產業鏈,產線將產品設計、工藝設計、生產制造等優勢結合在一起,推動產品核心競爭力進一步在市場應用中得到釋放。

同時,對于氫燃料電池這一新型產業來說,傳統工藝和設備難以滿足高精尖的制造需求,大量剛剛入局的企業又難以在短時間內形成自主工藝和設備,驥翀氫能率先實現全自動智能化生產,將進一步提振行業信心。尤其是當前氫燃料汽車進入乘用車市場后,將迎來規模化生產,對先進產線的需求更加強烈,全自動數智化電堆產線將在整個行業中起到示范作用,打破產品不斷成熟、生產制造能力成為瓶頸的行業桎梏,推動氫燃料電池汽車行業進入量產階段,讓氫能源乘用車走進千家萬戶。