佛山高新区硬科技｜泰极动力为氢燃料电池造“中国芯”

  导语

  硬科技是科技创新的主攻方向。近年来，佛山高新区作为带动佛山科技创新和产业升级的重大引擎，涌现出了一批在高端技术领域等“硬”科技上有硬实力的典型代表企业。它们共同用科技创新支撑起佛山高新区的高质量发展。为进一步激发企业科技创新活力，佛山高新区联合南方+佛山频道走访了一批行业赛道明星企业，解码“硬”科技企业背后的创新密码，敬请垂注。

  在佛山一家“硬科技”企业的研发中心，科研人员正在对氢燃料电池进行运行测试。他们研发生产的氢燃料电池膜电极（MEA）不但拥有高性能、长寿命，达到国际领先水平，还通过原材料国产化，实现价格优惠50%，极具市场竞争力。

  膜电极（MEA）是氢燃料电池的“芯片”，通过电化学反应，将氢气的化学能转化为电能，其性能直接影响燃料电池堆乃至整个燃料电池系统的性能。

  这家生产膜电极的“硬科技”企业就是广东泰极动力科技有限公司（下称“泰极动力”）。2018年落户佛山以来，泰极动力在佛山高新区这片“创新创业沃土”上一路成长，短短三年就成为佛山高新区种子独角兽企业，除了获得资金奖补以外，还享受“一企一策”靶向服务等政策支持，企业发展不断迈上新阶段。

  走进泰极动力的无尘车间，一片片膜电极在调浆站、喷涂机、封装站等智能化自动化生产设备的紧密配合下，进行生产及精准组装。组装完成后，它们被发往全国各地和海外。

  对一台氢燃料电池系统来说，电堆是核心部件，而电堆的核心是膜电极（MEA），因而膜电极也被称为氢燃料电池的“心脏”，其研发和生产具备较高的技术壁垒。

  “根据检测数据，我们生产的膜电极综合性能在国际上处于领先地位。”泰极动力CTO兼副总经理Dustin Banham说。

  以产品耐久性为例，泰极动力曾和几家海外的行业“龙头”企业进行测评。经过估算，泰极动力的产品耐久性要优于海外企业30%以上。

  “作为一家新公司，没有人家那么长时间的积累，一定得靠更好的性能取胜。”Dustin Banham指着测评数据说道。

  在性能“较量”中，产品一致性同样重要。为了展示品控效果，泰极动力随机抽取了不同批次的产品，“在整个生产过程中，我们能够保持高度一致，比较均衡。”Dustin Banham说。

  在实际生产过程中，需要按照不同的生产需求将一张张厚度仅有30微米的涂层薄膜进行五层和七层堆叠组装，最终形成膜电极。该环节对于生产工艺的精准度要求极高，是整个组装工艺中成本损耗最高的。

  例如在膜电极五层组装阶段可观察到的三种主要缺陷是气泡、异物和毛边，泰极动力通过优化脉冲喷涂技术，可以很好地控制催化剂层的品质或负载，从而减少产品缺陷。另外，泰极动力还会定期进行频繁的缩比性能测试，使得产品的整体缺陷率较低，大幅减少成本损耗。

  “经过3、4年的研发，我们生产的膜电极价格几乎只有国际常规价格的一半。”Dustin Banham说。

原材料国产替代，打造数字化运营生态

  膜电极的降本，取决于核心材料的国产化。这对我国来说，具有里程碑的意义。

  “中国没有现成的原材料，也缺少研究方向，于是我们决定自己做。”Dustin Banham介绍，过去两年半里，泰极动力引进了国内吉林大学的一位博士，专做原材料开发。

  膜电极的原材料主要包括催化剂、质子交换膜、气体扩散层等。此前很长一段时间，这些原材料只能依赖进口，供应商主要来自欧洲、日本、韩国等地区。

  他还介绍，目前在全球范围，能实现膜电极核心材料抗反极催化剂批量供应的企业共有三家，泰极动力就是其中之一。“我们打破了国外原材料垄断。”

  除了率先实现原材料国产化，泰极动力还打造出了数字化运营生态。

  此前，泰极动力的生产设备的运行参数和产品缺陷以手工记录为主，这会存在一系列问题：设备参数无法提前预警；不便于数据统计分析；关联产品条码的追溯，无法便捷查询；人工目视外观检查，一致性差等。

  为了解决这些短板，泰极动力研发了智能管理系统，实现数字化生产运营体系。“我们的质量标准更高，为了达到这些质量要求，我们必须拥有出色的质量管理体系和车间内所有数据的跟踪。”Dustin Banham说。

  在泰极动力，“硬科技”并不罕见。泰极动力平均每年投入近3000万元用于产品研发，目前共申请了46项专利，其中发明专利23项，还通过了IATF16949体系认证。这一认证意味着泰极动力有资格为国际汽车公司供应部件。

深度开发产业链，小产品迎来大市场

  近几年，随着氢能被纳入国家能源战略，转换赛道、重新洗牌，给了地方经济和企业一个大跨步发展的机会。

  对泰极动力来说，小小一片膜电极，也迎来市场爆发期。

  “2021年我们膜电极产品的销售收入正式突破2000万元。”Dustin Banham透露，公司2018年成立之初，一直专注于研发产品，直到两年前才开始试水销售，并取得不错反响。

  2020年，泰极动力一号产线全面投产，年产能为5万平方米，相当于约100万片膜电极，或7000套80KW电堆配套能力。今年以来，二号产线投产，年产能为30万平方米。

  Dustin Banham估计，随着两条产线的日益成熟，今年销售收入有望翻番。

  不只国内，泰极动力还得到了世界的肯定。今年5月，泰极动力首次参加德国汉诺威工业展，收获了不少来自法国、德国、丹麦、比利时、瑞典等国家的新客户。

  如今，泰极动力更以膜电极为中心，沿着整条产业链深度研发新材料，同时以多元化的应用场景进行广泛推介。

  “我们希望在维持现有性能不变的基础上，寻找价格更低的原材料。”这成为泰极动力未来的一大长期目标。