將氫能直接轉化為電能，不僅零排放，還高功率。上海理工大學科研團隊正用自主創(chuàng)新的力量，讓這項“魔法技術”變成現實。

“以前提到高功率燃料電池核心技術，不少人第一反應是依賴進口?，F在不一樣了！我們自主研發(fā)的電堆、雙極板和壓裝設備，性能已達到國際先進水平?！痹诠げF場，上海理工大學江小輝教授向觀眾介紹道，這些成果還能精準適配兩輪車、無人機等貼近產業(yè)需求的場景。

適配多種場景，核心性能達國際先進

江小輝教授科研團隊基于機械工程學院在高端數控機床設計、制造及檢測等方面的技術優(yōu)勢，通過優(yōu)化雙極板設計、升級電堆技術，將裝備制造與產品設計融合，推動這項技術在航空航天、新能源等領域應用。

團隊從產業(yè)實際需求出發(fā)，自主設計開發(fā)了新一代高功率燃料電池電堆、雙極板及智能電堆壓裝設備，還聯合了多家國企和新能源企業(yè)，專注攻克兩輪車、無人機等場景對高性能燃料電池的核心需求。

目前團隊通過自主開發(fā)的壓裝設備，已完成不同功率電堆的制造及測試。如400W和1KW的單模塊電堆系統(tǒng)已實現穩(wěn)定生產。這些電堆產品的使用壽命可達4000小時，在-15℃到+40℃的溫度范圍內都能正常工作。更值得一提的是，這些電堆產品經過第三方檢測，性能指標已達國際先進水平。

這意味著未來國產燃料電池在多場景應用上，有了更可靠的選擇?！氨热鐭o人機在高空作業(yè)時，溫度變化大，對設備穩(wěn)定性要求高，我們的電堆能適應這樣的復雜環(huán)境，為無人機提供持續(xù)穩(wěn)定的動力；兩輪車日常使用中，對電池壽命和適配性要求高，我們的產品也能滿足這些需求?！苯≥x說。

突破關鍵技術，多學科融合優(yōu)化

在燃料電池核心部件——雙極板及電堆的設計制造上，團隊構建了參數化的結構設計、性能預測及評價模型。

“簡單說，就是通過模型模擬電堆在不同工作狀態(tài)下的情況，比如電流密度怎么分布、溫度場怎么變化，然后綜合分析這些數據，找到最優(yōu)設計方案。” 團隊黃之文老師說，這樣設計出來的雙極板和電堆，既能減輕重量，又能延長使用壽命。

不僅如此，在研發(fā)過程中，團隊還打通了機械結構設計、材料性能評價、電化學反應等多學科交叉融合，未來還將引入包括復合材料、金屬密封、反向嵌套等先進設計理念，讓技術創(chuàng)新更具全面性和前瞻性。

攻克裝配難題，智能壓裝設備實現高效制造

電堆裝配過程可不是簡單的“拼零件”，其中藏著諸多技術難點?！半姸延啥税?、集流板、碳紙、雙極板、膜電極等很多部件組成?！眻F隊成員解釋道，“裝配時涉及多材料、多力場的綜合工況影響，對壓裝過程的穩(wěn)定性、材料與力學的耦合作用，都有精確力控和時間協同的嚴苛要求?！?/p>

為了解決這個難題，團隊自主開發(fā)了高性能智能電堆壓裝設備。

“這款壓裝設備按照電堆壓裝過程高剛度及靜動態(tài)穩(wěn)定性的需求設計的，還搭配了我們自主開發(fā)的專業(yè)壓裝控制軟件，能實現電堆裝配全過程高穩(wěn)定控制。”團隊測控技術負責人郭淼現副教授介紹，設備采用先進的四軸聯動控制，可針對不同功率及尺寸型號的電堆需求，實現自動化壓裝。

更智能的是，設備還能結合基礎數據分析和實時運算，精準確定并施加所需的總載荷。這樣一來，既能保證電堆的高性能，又能提高生產效率、降低成本，滿足不同場景下多樣化電堆產品的壓裝需求。這套設備的成功研發(fā)，為國產高功率燃料電池的規(guī)模化、高質量生產提供了重要保障。

從核心部件到裝配設備，從技術攻關到場景落地，上理工這支團隊用自主創(chuàng)新的力量，為國產高功率燃料電池技術發(fā)展注入了新動能。隨著技術的不斷優(yōu)化和推廣，這些“國產智造”的燃料電池產品，將有望在更多領域發(fā)揮作用，為低空經濟、新能源產業(yè)發(fā)展提供更多助力。

來源：上海楊浦

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