走进位于河南新乡氢能产业园的全自动数智化氢燃料电池金属双极板电堆生产基地,技术人员正在对电堆装配产线进行生产前的运行调试,产线同时装配双极板和膜电极,组合成单池,多片堆叠后形成电堆。装配过程中,机械臂抓取物料后,通过自动纠偏和真空吸附功能,将物料精准放置在指定位置,实现高精密定位。

电堆装配产线

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“由这一装配产线所生产的电堆,偏差在0.2毫米以内,在当前国内同行业中属于领先水平。”产线设计负责人、骥翀氢能董事兼副总经理王力介绍:“除了电堆装配产线之外,金属双极板焊接产线、涂层产线也都已到位,密封胶线粘接设备和冲压产线也在规划中,全部组装完毕后,将成为全自动数智化氢燃料电池金属双极板+电堆装配产线,每条产线能够节省人力近百人,效率提升数倍,将推动行业由半自动化生产进入‘无人化’生产时代,为氢燃料电池汽车的大规模量产做好准备。”

据了解,新乡全自动数智化氢燃料电池金属双极板电堆产线由上海骥翀氢能科技有限公司(以下简称“骥翀氢能”)自主设计开发,占地面积5200平方米,产能500MW,项目一期具备双极板冲压、焊接、电堆组装能力,二期将进行涂层、电堆产品下线测试,预计2023年底到2024年上半年完成。另外,骥翀氢能位于洛阳的生产基地也在同步落地中,占地面积5000平方米,产能500MW,将于今年内实现电堆产品下线测试。

氢车亟需释放规模化效应,半自动化生产或成“拦路虎”

据央视财经4月13日报道,上海、广州等地的氢能源车以网约车形式开启运营。氢燃料电池汽车具有零排放、高效率、长续驶里程、高载重、加注快等优点,在固定路线、中长途运输以及高载重三类场景中相较于纯电动车有明显优势,此前,我国氢燃料电池广泛应用于客车、物流车及重卡等商用车。中国汽车工业协会最新数据显示,2023年3月氢燃料电池汽车产销分别完成401辆和478辆,环比分别增长301%和1095%。

现在,国内各大车企在氢燃料电池领域的布局明显加快,并应用于乘用车市场。从商业车向乘用车的迈进,展现出氢燃料电池汽车市场需求增多,氢燃料电池汽车距离走进“千家万户”又进了一步,有望迎来市场大幅增长。然而,氢燃料电池汽车属于近几年兴起的新产业,氢燃料电池以及核心部件电堆的生产环节,行业中还普遍停留在半自动化阶段,需要大量人工进行操作,不仅效率低下,而且不能保证产品一致性,有可能阻碍产业需求释放和成本降低。

因此,先进产线的开发成为五大氢燃料电池汽车示范城市群的重要任务之一,各地纷纷加快了产线落地的步伐。河南作为五大示范城市群之一,地处中部,是重要的交通枢纽,拥有不少整车厂和零部件厂,兼具市场需求和产业基础,根据《河南省氢能产业发展中长期规划(2022—2035年)》,到2025年氢能产业总产值将突破1000亿元。骥翀氢能所开发的全自动数智化氢燃料电池金属双极板电堆产线落地河南新乡和洛阳,正是河南完善氢能产业布局,率先构建先进电堆生产基地的重要举措。

数智化产线实现全流程“无缝衔接”

位于新乡和洛阳的全自动数智化氢燃料电池金属双极板电堆生产基地是骥翀氢能落地河南的主阵地,其中新乡骥翀被纳入“河南省氢能发展中长期规划”新乡产业协同生态圈重点企业,洛阳骥翀成为“河南省氢能发展中长期规划”重点项目之一。

全自动数智化电堆装配产线

据了解,这两条电堆产线在行业内率先实现了自动化与数智化,并且是国内首创的金属双极板+电堆装配全流程产线,冲压、焊接、涂层、电堆装配、密封胶线粘接等各个工序之间通过机械手抓取和AGV智能小车传送实现自动连接,整个过程“无人化”;同时工序上下料、工艺处理、在线检测等环节之间的传动也全部实现了自动化。值得一提的是,不同工位间的传动采用的是高速磁悬浮技术,定位精度达到微米级。

除了全自动之外,数智化也是骥翀氢能电堆产线的另一大领先之处。不同于传统的离线检测,需要将生产好的产品统一运送到检测处进行质量鉴定,骥翀氢能电堆产线借助传感器和人工智能技术,配合视觉系统,能够实现在生产过程中,对产品质量、缺陷进行在线检测和辨别,从而在生产完成的同时,进行良品分类,高效便捷,并且规避人为操作的主观因素,保证了产品的一致性。

全自动数智化金属双极板焊接产线

“全自动数智化氢燃料金属双极板电堆产线能够大幅提高生产效率,降低人工成本。”王力表示,“以涂层工序为例,全自动数智化产线能够将涂层过程从现在的15分钟缩短至5分钟,生产成本降低50%以上;再比如密封胶线粘接,目前行业中,这一工序的人员需求比较大,平均一条产线需要数十位工人,但我们开发的密封胶线粘接设备能够实现无人化操作,节省的人力成本非常可观。”

总体来看,位于新乡的全自动数智化氢燃料金属双极板电堆产线年产能500MW,实现了全产业链、全流程的高效无缝运行,节省了各个工序之间的物流运输费用,并且与单一产线相比,生产效率提升1倍以上,而仅需1~2人进行日常看护,整个生产制造成本大幅下降。

从产品到产线,实现氢燃料电池产业全国产化

全自动数智化氢燃料金属双极板电堆产线由骥翀氢能全自主设计开发,综合运用了视觉技术、高速磁悬浮技术、高精度传感器等多项先进技术,实现了氢燃料电池金属双极板电堆生产的全国产化。

据了解,骥翀氢能是当前国内为数不多打通金属双极板电堆产业链的企业,电堆产品在性能、寿命与可靠性、成本三大市场化关键方面,稳居行业第一梯队。如今,全自动数智化氢燃料电池金属双极板电堆产线的落地,标志着骥翀氢能掌握了金属双极板从研发、生产到装备的全自主产业链,产线将产品设计、工艺设计、生产制造等优势结合在一起,推动产品核心竞争力进一步在市场应用中得到释放。

同时,对于氢燃料电池这一新型产业来说,传统工艺和设备难以满足高精尖的制造需求,大量刚刚入局的企业又难以在短时间内形成自主工艺和设备,骥翀氢能率先实现全自动智能化生产,将进一步提振行业信心。尤其是当前氢燃料汽车进入乘用车市场后,将迎来规模化生产,对先进产线的需求更加强烈,全自动数智化电堆产线将在整个行业中起到示范作用,打破产品不断成熟、生产制造能力成为瓶颈的行业桎梏,推动氢燃料电池汽车行业进入量产阶段,让氢能源乘用车走进千家万户。