Martin Skrikerud：两方面着手解决燃料电池高成本挑战
2016-11-29 11:06:08
摘要：金属双极板供应商CellImpact高管Martin Skrikerud在2016中国国际氢能与燃料电池产业发展大会—燃料电池专场作主题演讲时表示，解决燃料电池高成本的挑战需从降低生产成本和提升功率两方面着手。
Martin Skrikerud指出，目前对于燃料电池最大的挑战是高成本，双极板是成本的主要原因，现在对于双极板来说，减低成本也两种方式，第一种是降低直接的生产成本，第二点是提升功率，也就是说，使它的功率提升电池板使用量减少，总的来说成本就降下来了。
以下为Martin Skrikerud演讲文字实录：
感谢大家来听我有关于高性能双极板的介绍，首先我准备了几个幻灯片来介绍在1847年神奇岛上面的一段话“我相信水将会成为未来的煤，我相信未来有一天水会被用作燃料，氢和氧构成了水，它们会成为发热和发光无穷尽的来源”。他所描述的是现在所发生的事情，这样的预测是非常有趣的。在历史上介绍一下汽车行业的发展，1769年的时候第一辆蒸汽车被发明出来，1807年的时候第一台内燃机被发明出来，当时它是由氢来发动的，1880年第一辆电子车生产出来，1885年的时候第一辆奔驰机动车生产出来，使用了汽油来作为内燃机的燃料。接下来一直到1930年的时候才生产出第一辆车，也就是现代车，1913年生产了第一辆T型的福特车，当时的价格大大降低了，也就是说，花了200年的时候才让汽车真正的商业化，那个时候一个工人攒几个月的工资就可以买一辆汽车了。
燃料电池的历史，燃料电池首先是一个概念被提出，当时是19世纪初期的时候，在1950年代被生产出实物，在上世纪70年代由于石油危机，当时在军方被大量的推行使用这样的电池，上世纪80年代的时候开始使用到潜水艇上。接下来开始进行大量的批量化生产。未来持续发展为的生产线，AP和NG之间的生产线，Cell Impact主要是生产高速度的冲击结构，会带来高质量的产品，更加有效而且性能也更加好，Cell Impact在2013被整合为Cell Impact，在纳斯达克斯德哥尔摩股票证券市场上市，在思维达有办公室和工厂，通过了ISO9001、ISO14001认证。
APNG是生产金属薄片完整生产的流程，是建立在1964年，并且在1989年的时候合并为APNG，在2009年的时候哈尔福特控股公司的一部分，在瑞典也有工厂和办公室，也通过了ISO9001和ISO14001的认证。
目前对于燃料电池最大的挑战是高成本，双极板是成本的主要原因，现在对于双极板来说，减低成本也两种方式，第一种是降低直接的生产成本，第二点是提升功率，也就是说，使它的功率提升电池板使用量减少，总的来说成本就降下来了。高速技术的历史大概是500年前就开始了，当时达芬奇做了落锤的机构，500年前想做铸币的话当时还没有相应的材料，因此也没有冲击结构，我们只能采用其他的办法。他把铸币上面放了一个重锤，提升在三米的高度，把硬币夹在两个板片之间，这样的技术在使用后就被淡忘了，但是后来又被发掘出来，当时是为了去修建一个大炮，当时是在诺贝尔（瑞典化学家）做成一个大炮，又把这个技术重新的使用起来了，当时这个大炮是要来穿透钢板，必须要用如此大的力量才能穿透一个钢铁的结构。
这个结构解释起来非常的复杂，我下面简单做一下解释，如果有一个钉子的话，如果它已经钉在了板子里，如果想把它拔出来的话，用手是不可能的，但是其实可以用一个小锤子直接把它钉下去，这就解释了我们的技术。
绝缘软化，在热力学里面一个绝热的过程，它是指热量如何不在它周围的物体中予以传递的过程，对于我们的应用来说，现在有一个很接近于绝热系统的程序，它非常的高速，因此它是没有给能量留下足够的时间来与环境进行反应从而发生热传递，我们通过这种方式来实现绝缘。在应用的时候，当提高温度的时候金属就变软了，因此它也比较容易变形。有两方面的应用，一方面是粉末压制，其中金属的双极板用来做固体氧化染料电池，另一个是石墨板，它是用来做PM燃料电池。同样还可以应用在冲膜、浮雕、铸币等方面。
从上面的图中看出，密度是非常高的，对于金属粉压制的速度是非常高的，生胚密度大大的提升，并且提升了材料的性能，同时弹回的几率也是很低的，而且低收缩，同时成型率也非常高，并且可以有效的取消下游的一些流程，比如烧结，由于减少了或者取消了这一系列的流程也减少了我们的成本，比较一下高速的石墨压制法，高速的成型技术，包括冷成型流程也不需要热量，也不需要真空，整个压缩线它的冲击时间或者是整个流程时间只有5到10秒，准备材料方面，密度也是很低的，达到了最低，标准压缩法需要的热度达到了65度到110度，这样才能够塑性，还需要真空来去除额外的空气，整个时间一个周期是三分钟，材料准备方面也没有那么的具体。
工具膜耗方面进行了一系列的测试，进行了300次的打击实验，如果使用了高速的压缩技术的话，基本上没有明显的工具损耗出现，通过一系列的技术改进，大大的提升了整个煤流程的时间，我们把这项技术叫做一种新的理念，也就是说每一个流程时间只有4秒钟，整个冲击模具是由Cell Impact生产的。
高速的粉末压制技术有什么优势呢？首先提高了性能，更高的生胚密度、更好的材料性能、减少了收缩的情况，生产效率更高、生产率更高，后续的流程所需要量也减少了。对金属的塑性来说，高速的成型意味着更多的成型性能。传统的成型有一定的局限，只能应用到40%左右的张力，而高速的成型把极限大大的拓展了，把数字降低到不到10%，使金属材料更多的可以应用，我们叫做应变速率，它们在成型过程中是非常高的，我们至少可以实现10%的成型率。
成型曲线，房间的室温有400度和800度，数轴上随着温度的升高，整个的成型性能比例也在提升，在最极端的情况下，温度达到850度，温度随着不断的增强，塑性的可能性也增加了，温度越高意味着有更多的成型可能，或者说更加的灵活，成型可能性越高，也就意味着能让它塑造成更多的先进模型，我之前也谈到了，如果要想降低成本其中一个方法是减少所用电池板的数量，但是前提是要提升每一块电池板的功率和性能。
模拟动态图，把模拟和现实情况进行了比较，这不是一个容易做的模拟过程，所进行模拟的时候极端最高的成型率，一般在实践中是不会出现的，所以需要进行一系列的尝试。
更先进的模型意味着需要更少的制造步骤，双极板的生产过程看起来很简单，先采用一个材料，外面有PVD的一层膜，然后进行粗加工，并且按规格裁剪，然后进行高速成型，最后进行切割和一系列的处理，APJ有很多生产线来进行大批量的生产。
现在看到的优势其中包括高的成型率、高的原料利用率、能够生产出更加先进的模型、更少的生产步骤意味着更低的成本更加的高效。高速成型是比较小的进程，而且变形的速率也比较低，未来燃料电池我们是大产量、双极板的燃料电池，高速的技术可以让我们进行更加节省成本的生产，这个技术现在是可用的了，在双极片生产更加的节能高效，而且是全自动的生产线，可以进行节省成本的生产，我们可以进行测试、原形等等。
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