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氢与氧发生反应生成水。一个看似简单的化学方程式，有一群人在研究它、应用它，让真正的零排放汽车成为可能。为了让这些“喝氢排水”的燃料电池汽车走向市场，这条路，他们走了整整20年。

开发出真正能够适用于市场化运营的产品有多难？“高功率、长寿命、低成本，以上要素缺一不可。”二十年磨一剑，由捷氢科技自主研发的燃料电池电堆和系统做到了。对标国际最先进水平，从此氢能汽车的“心脏”有了一套强有力的“中国方案”。日前，该项目更是获得了“上汽技术创新特等奖”。

当氢与氧相遇，能源革命的大幕正悄然拉开。

“走向市场是我们明确的目标”

百千瓦级金属板燃料电池电堆和系统

从上汽集团孵化出来，捷氢科技成立于2018年。公司成立的目标十分明确：让燃料电池汽车真正实现产业化，走向市场。

彼时，尽管行业对于燃料电池技术研究的步伐从未停歇，但由于成本高、技术不成熟等原因，真正跑在路上的燃料电池汽车少之又少，坚持下来的车企也不多。“最早甚至都怀疑过，这条路线到底能不能成功？但当2014年丰田成功将一款名为Mirai的燃料电池汽车推向市场后，行业的看法就不再是技术路线‘能不能’，而是自己‘行不行’了。”回忆起当年的情形，项目负责人石伟玉颇为感慨，“这让我们更加坚定了市场化的目标。”

在最初规划产品时，团队就明确地将电堆和系统功率指向了百千瓦级别。要知道，当时行业中很多公司开发的燃料电池系统功率也就在几十千瓦，刚刚跨过补贴门槛。“这样的功率带来的动力输出是无法满足实际使用需求的。我们对标丰田，兼顾商乘两用，将功率提升到百千瓦级别。”石伟玉坦言。

从几十千瓦到百千瓦，看似简单的数字变化，却要跨过无数技术鸿沟。

“功率要大，不是简单地堆叠。”石伟玉举了一些例子，“比如，双极板是电堆的骨架。我们需要在更小的体积里发出更大的功率，也意味着每一片双极板的厚度都要做薄，那么该如何设计才能保证流体分配一致性？又比如，电堆功率提升，总计有近1000片双极板和膜电极需要堆叠在一起，如何保证对位精度？再比如，每一片双极板两侧密封线总长度超过3米，加起来有上千米，如何实现可靠的密封？”

双极板设计、高性能膜电极、系统的高精度控制技术……每一个技术点都需要团队一步步做仿真分析和测试验证。

经过两年多时间的攻关，2020年，百千瓦级功率的燃料电池电堆和系统——捷氢科技PROME M3H电堆和PROME P390系统诞生了。据悉，该系统的电堆输出功率达到了120kW，并通过创新的双极板流场设计和高性能膜电极技术实现了电堆功率密度的突破，体积功率密度达到了3.8kW/L。

“不仅如此，我们还首次使用了无外增湿器的设计。膜电极中的质子交换膜需要保证充足的含水量才有质子传导能力，所以一般在系统中，阴极会有外增湿器。但我们通过膜电极自增湿和阳极循环技术，不仅取消了高成本的空气增湿器，简化了系统结构，还实现了系统在95℃高温环境中稳定运行。”石伟玉介绍说。

“失败了，就再站起来”

死磕自己，脚踏实地走出创新路

所有的一切，都奔着市场化而去。不仅是功率直接对标国际水准，提升到了百千瓦，为了让燃料电池汽车的“心脏”能够适应实际使用中各种恶劣的环境，真正达到车规级要求，捷氢科技研发团队更是将PROME M3的最低启动温度降低到-30℃，耐久性提高到10000小时。

为了达到如此严苛的要求，团队成员磨掉了好几层“皮”。

“比如，耐久性就是我们实打实，花了很大力气去做的。”回忆起做耐久性测试的那段时期，石伟玉直呼，“太折磨人了。”

要知道，由于是新技术，跑在路上的燃料电池汽车很少，能借鉴的经验非常少。同时，耐久性又是需要不断测试、分析、迭代才能提升的，并不能全部靠正向设计和仿真就能解决的，需要花费大量的精力和资源。

他们也经历过失败。第一轮耐久性测试，系统没有跑到10000小时，设计值就失效了。“虽然相比之前产品的寿命提高了很多，但还远远未达到我们的期望。”石伟玉告诉记者，当时团队成员都很沮丧，但通过这次的失败，他们心里总算有了谱，很快便重新振作起来，进行失效分析，在对催化剂的稳定性、质子交换膜的耐久性、金属双极板的耐腐蚀性、系统的控制精度等都进行了提升，再次启动了新一轮的耐久性测试。在团队的共同努力下，他们达到了既定目标。

这条创新路，除了大胆探索，更多的是脚踏实地。生产线工艺技术的开发亦是如此。

由于燃料电池产品基本上都是小批量生产，很少有企业愿意投入自动化产线。但捷氢科技在布局产线工艺时，就直接瞄准了快速、高精度的制造工艺。“没有规模，就没有未来。”石伟玉说。

第一个吃螃蟹，这个过程同样折磨人。刚开始，他们将实验室和试制工艺移植到量产产线，发现在批量制造过程中会出现不合格产品。失败了，就再来一遍。通过一次又一次的改进，捷氢科技完成了膜电极自动化涂布、电堆高精度自动化堆叠，以及系统的快速装配等工艺技术开发，实现了燃料电池电堆和系统的批量制造。

“春天的脚步近了”

满载希望，飞驰在路上的燃料电池汽车

经历了“从0到1”的痛苦，他们迈向了市场。

满载着对未来的期望，越来越多搭载捷氢科技PROME P3系列产品的燃料电池汽车跑在了路上。从2020年推出产品至今，该系列产品在上汽大通、申沃客车、东风襄旅、东风华神等整车客户的燃料电池汽车上量产配套，应用于乘用车、客车和轻中重型卡车等诸多领域，分布在长三角、珠三角、川渝、山东等地。

走向市场，也给捷氢科技带来了新的收获和思考。“虽然做了很多测试验证，但在实际应用中也会碰到许多问题。”如今，捷氢科技的售后团队在响应客户需求的同时，形成了售后问题库，将经验教训输入到研发端，形成闭环。

市场是残酷的，不仅需要性能好的产品，还需要性价比高的产品。如何降低成本，成为产品研发过程中永恒的话题。

“膜电极是电堆的核心部件，也是电堆成本中占比最高的零部件，在很大程度上决定了燃料电池电堆的性能、寿命和成本。如今，我们的膜电极不但实现了自研，还实现了自制，大幅降低了成本。同时，我们在保证耐腐蚀性的同时，将双极板中的贵金属涂层替换成了低成本的非贵金属涂层。”石伟玉介绍说，“不仅如此，我们产品中的一级零部件全部实现了国产化，这是系统降本的重要途径。”

配套基础设施，也是产品推广过程中遇到的“拦路虎”。燃料电池汽车能否投入运营，还要看区域内是否布局加氢设施，所以现阶段的运营场景十分有限。

不过，春天的脚步近了。3月23日，国家发改委发布《氢能产业中长期规划（2021-2035年）》，氢能行业顶层设计由此落地。规划明确指出，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分；氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体；氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

随着氢能的身份从“危化学品”转变为“国家能源体系的重要组成部分”，中国石化、中国石油、国家电网等单位纷纷布局加氢站，基础设施正在不断完善。另一头，产业链上下游协同，持续提升燃料电池产品性能，降低成本，同时探索更多新的应用场景。

他们坚信，“电动汽车蓬勃发展的今天，就是燃料电池汽车的灿烂明天。”