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活在巴拉德阴影下的中国氢燃料电池该何去何从?
发布时间:2021-05-12   点击次数:220次

文章来源:头条/氢眼观察

原创作者:马震

巴拉德创始人巴拉德 

    开篇之前简单说明一下。氢燃料电池从双极板用材的角度可以区分为石墨双极板和金属双极板路线。金属板国外以日本丰田和韩国现代为代表,石墨板以欧美巴拉德、水吉能为代表。另巴拉德有自己核心的质子交换膜,在质子交换膜上市场上占有一定地位。(水吉能其实也是一家非常和技术全面的氢能源产业链企业,只是其一技术路线和国内补贴政策现状不是那么贴合。其在欧美市场仍有很重要的市场地位,预判后续在国内也该有其一席之地)。

    说起巴拉德,氢燃料电池行业内的人应该没有不知悉的。全球范围来看,巴拉德的氢燃料电池是石墨板路线上的地位。我们国内当下蓬勃发展的氢能源产业链氢燃料电池这个细分领域上无论是从人才还是产品技术路线和巴拉德都有很多渊源。关于为什么说巴拉德和我国氢燃料电池发展有很大渊源,如下简单说明一下:

说明1:为什么把2016年开始定义为巴拉德的今生呢。尽管早在2010年国内就有一些燃料电池从业者和相关企业引进巴拉德技术,终因为一些其他因素未能实际达成,但也不影响巴拉德的氢燃料电池老款HD系列产品陆续进入中国市场。因为巴拉德产品在国内市场的突起基本是从2016年开始,从此也给巴拉德带来了巨大的财务营收。巴拉德在国内基本策略是“一女多嫁”开展销售或者技术转让合作服务的模式来开展业务。

说明2:除了2016年后面国鸿氢能、潍柴动力等企业付出技术服务费正式引进巴拉德生产工艺之前,不少企业已经从巴拉德HD系列产品身上学习到了一些东西,这也是为什么国内部分的相关企业技术路线上和巴拉德有很大渊源的原因。目前HD系列产品由于性能参数落后几乎已经被淘汰了。

说明3:国内一些主流企业的技术专家团队,有相当一部分有在巴拉德从事氢燃料电池研究和开发的经历。随便举例几个行业大咖,比如:

1)国鸿氢能的首席专家张久俊:1998年作为高级科学家加入巴拉德动力系统公司从事质子交换膜燃料电池研究。

2)鸿基创能创始人叶思宇:曾是巴拉德(Ballard)公司首席科学家,当选加拿大国家工程院院士。

3)氢璞创能创始人欧阳洵:2010年回国创业的欧阳洵曾任职美国燃料电池公司IdaTech.LLC高级化学工程师/产品经理5年,这家公司后被巴拉德收购,这些经历让欧阳洵对燃料电池基础研究到产品商业化都有着深刻的理解。

4)上海神力科技创始人胡里清:曾在加拿大Ballard公司及国外一些著名大学任高级项目负责人。

太多了,就不一一列举了......

下面展开说明巴拉德的前世今生。

一、巴拉德的前世(1979~2015)巴拉德在这之前和国内市场有一些来往,但基本没有太大规模。

  • 1979年,Geoffrey 巴拉德、Keith Prater 和 Paul Howard 创立巴拉德Research Inc.,开展高能耗锂电池的研究和开发工作。

  • 1983年,在调查具有商业潜力的环保型清洁能源系统过程中,巴拉德开始致力于开发 PEM 燃料电池。

  • 1986年,巴拉德开发出首例采用压缩空气运转的燃料电池堆

  • 1989年,巴拉德动力系统 Inc. 在加拿大不列颠哥伦比亚省成立。

  • 1990年,开发 5 kW 燃料电池堆。

  • 1991年,巴拉德、通用汽车和美国能源部合作项目启动,旨在开发采用燃料电池电源的乘用车。

  • 1992年,开发 90 kW 公交汽车燃料电池发动机。

  • 1993年,在加拿大温哥华首次亮相的巴拉德燃料电池客车;巴拉德与戴姆勒奔驰签署合作协议,共同开发紧凑型高功率密度燃料电池堆;巴拉德 IPO 在多伦多证券交易所(TSX)上市。

  • 1995 年,巴拉德在纳斯达克股票市场上市;巴拉德燃料电池堆达到 700 瓦特 / 千克的功率密度。

  • 1998年,芝加哥交通管理局和不列颠哥伦比亚公交公司(温哥华)分别部署了三辆巴拉德提供技术支持的燃料电池客车提供运营服务,用于为期两年的展示和试验项目。

  • 2003年,在十个欧洲城市部署 30 辆燃料电池客车提供运营服务:阿姆斯特丹、巴塞罗那、汉堡、伦敦、卢森堡、马德里、波尔图、雷克雅维克、斯德哥尔摩和斯图加特。此外,在澳大利亚珀斯部署了三辆燃料电池公交,并在中国北京部署了三辆。

  • 2005年,在欧洲、冰岛和澳大利亚运营的巴拉德提供技术支持的 33 辆燃料电池客车队的运营服务超过一百万公里。

  • 2008年,巴拉德剥离汽车开发业务,将其转让给合作伙伴戴姆勒公司和福特汽车公司。

  • 2009年,在不列颠哥伦比亚省惠斯勒市部署 20 辆巴拉德提供技术支持的燃料电池客车,与 2010 年冬季奥运会和残奥会筹备工作同时进行。2011 年,车队运行距离超过一百万公里。

  • 2010年,收购 Dantherm Power (DK) 后改为巴拉德动力系统Europe。

  • 2013年,巴拉德签订长期工程服务合同,推进大众汽车公司燃料电池汽车研究项目;南非 Anglo American Platinum Limited(南非英美铂金有限公司) 向巴拉德投入 400 万美元取得巴拉德2.0%股权,成为战略投资者,同时也是巴拉德催化剂的供应商之一(日本田中贵金属也是其催化剂供应商之一)。

  • 2014年,从美国联合技术公司收购燃料电池知识产权。

  • 2015年,Nisshinbo Holdings Inc(日清纺株式会社). 投入 500 万美元取得巴拉德1.5%股权,成为战略投资者,同时也为巴拉德提供压缩成型双极板和催化剂,加拿大信雅达公司为巴拉德提供天然石墨;推出阿拉德第 7 代 FCveloCity®-HD 动力应用模块;并购Protonex Technology Corporation(美国)。

二、巴拉德的今生(2016~至今)因为这段时间也是其开始大力和国内企业合作,同时给其带来了巨大的财务收入。

目前巴拉德具有的氢燃料电池产品系列

    说明:本文只侧重了巴拉德液冷式裸堆产品的说明,因为各种动力模块或者电源等应用场景也都是基于各系列裸堆进行不同型式集成。空冷式的小型模块也不做说明。

    2016年,与广东国鸿氢能科技有限公司成立合资企业以在中国生产燃料电池堆;计划为中国佛山和云浮两座城市部署的 300 辆燃料电池客车中的首批 22 辆已开始运行。

    说明:国鸿氢能国内首次正式引入巴拉德9SSL系列产品的生产工艺,国鸿氢能为此支付给巴拉德1840万美金的技术服务费用;以及5年内累计采购不低于1.5亿美金MEA组件产品的捆绑合同(终这部分采购合同没有被完全履行,国鸿氢能已实现电堆国产化了,而且技术参数高于该系列,这里不做详述了)

9SSL系列电堆参数表

该系列裸堆功率密度约:体积质量密度1.5~1.8KW/L;质量功率密度0.6~1.2KW/Kg

    2017年,巴拉德成为为客车供电的燃料电池公司,累计实现超过 1000 万公里的运营服务;巴拉德与西门子签署 900 万美元的多年开发协议,研发为 Mireo® 通勤列车提供电力的燃料电池发动机;上海电驱动股份有限公司是大洋电机旗下公司,是在中国生产巴拉德燃料电池模块的家工厂。

    说明:2017年4月6日,巴拉德完成与大洋电机公司进行组装和销售FCveloCity的技术转让,许可和供应组装30kW和85kW燃料电池发动机,即“大洋计划”,大洋电机对巴拉德的股权投资也达2830万美元(9.9%股份)。大洋电机全资子公司大洋电机香港于2020.10.8公告累计出售巴拉德7.04%股份,剩余2.35%,但不影响现状大洋电机的氢燃料电池技术基本都来源于此,并加以发展。

    2018年,巴拉德与潍柴动力达成具有历史意义的战略合作,推进公司的中国策略;巴拉德推出用于重型动力市场新一代高性能液冷燃料电池堆 FCgen®-LCS。

    说明:这也是巴拉德新一代氢燃料电池技术产品LCS系列首次正式进入中国,潍柴动力除了1.636亿美金战略投资巴拉德成为其大股东(占股19.9%)的同时,也为此技术引进额外支付给巴拉德9000万美金的技术引进服务费用。(由潍柴动力和巴拉德的合资公司支付)

LCS系列电堆参数表

说明:该系列裸堆功率密度:体积功率密度1.96KW/L;质量功率密度1.66KW/Kg

    2019年,巴拉德庆祝公司成立 40 周年,巴拉德推出第 8 代高性能燃料电池模块 FCmove™,适用于重型动力应用,巴拉德将在欧洲建立燃料电池卓越中心,为海运市场带来零排放解决方案。

    2020年,由巴拉德燃料电池提供动力的电动汽车行驶里程现已达到 5,000 万公里——足以绕地球 1,250 圈;巴拉德推出高性能燃料电池模块 FCWave™,适用于海洋应用;于同年10月和奥迪(AUDI)签署关于在汽车推进领域使用行业领先的功功率密度燃料电池堆的终协议。

    特别说明:该协议约定的是使用巴拉德新一代FCgen®-HPS系列。该系列电堆性能和主要指标参数都由于转让国内的9SSL系列以及LCS系列。具体如下:

HPS系列参数表

裸堆体积功率密度:4.3KW/L;质量功率密度:4.7KW/Kg。大输出功率140KW,还可以多模块扩展。;零下28度的低温启动性能。

    2021年,巴拉德动力系统于5月3日宣布,与加拿大汽车能源领域零部件设计制造商利纳马集团达成战略合作联盟,双方将共同研发并销售在北美和欧洲首批重达5吨的1级和2级车辆的燃料电池动力总成及其零部件。由于是比较轻型的商用车以及乘用车(布局空间小),尽管没有透露合作细节,基本可以判断是采用新款的HPS系列电堆了。

 

结语

1.巴拉德是氢燃料电池石墨板路线上的。

2.尽管在全球有的影响力,但今年的营收主要还是来自于中国市场。(从以上时间轴上中国市场的布局可以清晰看到)

3.尽管我们已经吸收了巴拉德不少技术,但是其新的HPS系列技术还是没有拿到中国来。(从上述主要的三代产品9SSL、LCS、HPS系列的性能参数表可看到明显差异)

4.巴拉德在实际工程经验的累计以及寿命验证是我们国内所有厂商都欠缺的,其承诺15000小时以上的使用寿命是被实际工程验证过的,不像国内的寿命更多是设计寿命以及模型模拟寿命。这一点也非常重要。(足够多的氢燃料电池车辆运营里程数)

5.尽管我们国内厂商为技术引进付出了高昂的代价,但是引进——消化吸收——国产化替代——完全自主化这个路线是非常清晰的。这也是值得我们庆幸的地方。

 

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