为什么氢科技企业间需要紧密合作？

全球范围的减碳行动促进了氢产业的发展。我国氢能技术也获得了诸多突破，但氢产业仍在形成初期，面临诸多挑战：

氢能产业生态尚不健全，‌规模化应用和产业化发展还存在较大瓶颈；

氢能生产和储运成本较高，供需不匹配，‌储运环节的安全难题尚未得到彻底解决；

产业链供应链关键技术材料和装备仍依赖进口，‌商业化应用面临高成本难题。

以上都需要投身于氢产业的科技企业，依靠过硬的底层技术研发出满足需求的创新性产品，才有机会突破现状。

然而，创造一个创新性的产品，又是在氢这样一个涉及诸多学科领域的技术密集型产业下，其难度不言而喻，仅靠一两家科技企业的努力是无法完成的。单从一个固体氧化物制氢电堆产品的研发过程所涉及的材料、工艺、设备等的复杂度，就可见一斑。

图1：固体氧化物制氢电堆产品结构

电堆产品从关键的电解池（即电池片）、到集流体、金属连接体、密封件都有各自特殊的材料要求，都要与材料生产方密切地对接，反复试验，获得最佳的材料参数指标。比如，电池片关键原材料粉末物化特性的稳定度，决定着电池片电化学性能的一致性，从而影响电堆的制氢效率；金属连接件的材质和厚度选择需要考虑导电性能、耐高温氧化、耐腐蚀、热膨胀系数、抗蠕变能力等，以保证电堆的性能及使用寿命。但，由于创新性产品用料的特殊性、不确定性、用量的不具规模，会给电堆产品研发方与材料提供方的合作带来阻力。这便需要研发方与材料生产方能够找到相互合作的最佳模式，建立信任，互相扶持。

将各类原材料加工成电池片，组装成完整的电堆，涉及到繁杂的制作工艺、及各类设备和辅助工具的使用。

图2：基于“流延-层压-共烧结”工艺流程的电池片制造技术及设备

在电池生产过程中，生瓷带是通过流延成型得到的，生瓷带的质量直接决定了电池的质量。以下两个要素是流延成型的要点，一是流延浆料的质量，二是高精度流延设备和检测设备。流延浆料是由多种不同比重、不同粒度的粉体原料搭配一定比例的分散剂和粘结剂组成的，因为浆料是一种液固两相流，其具有一些自身特殊的性能，例如粘度、流动性等。这主要又是由于粉体的一些物理性能参数比如粒径分布、比表面积等产生的影响。由于粉体是制备过程的核心要素，粉体特性决定了产品的性能，粉体应该具有被处理、加工和烧结的能力。经过与粉体供应商经过多次磨合，对粉体主要的一些参数，如平均颗粒尺寸和粒度分布、比表面积及纯度等进行了标准制定，并对不同的粉体批次的极高的一致性进行检测和监控。

流延设备方面，浆料是在流延机基板的作用下变成压力流和拖曳流的结合，刮刀和基板之间的间隙可以控制流延膜的厚度，流延膜的表面会因为表面张力而变得光滑。然后将溶剂蒸发，浆料就会在增塑剂和粘结剂的影响下成型为具有一定强度、韧性的流延膜。膜带的厚度主要由刮刀和基板之间的高度决定，这个精度需要控制在微米级，对于设备要求较高。同时需要在流延过程中实时监测膜片厚度，为防止膜片表面划伤，只能使用非接触式测量方法，这都需要与设备提供商共同探讨拟定符合要求的方案。

所有这些都精益求精，才能最终生产出性能达标、质量稳定的电池片。

电池片到电堆的装配，所采用的金属结构件需要与密封件通过高温烧结才能够紧密粘结，保证不漏气、串气，金属件不变形压损电池片。除了材质的选择，对于金属结构件加工的平整度、表面粗糙度的处理也非常有讲究，这都要与机加工厂商协商根据不同的参数制作不同的金属结构件反复测试，以获取最佳效果。同时，因为部分金属结构件非常薄，仅零点几毫米，很容易在加工及表面处理过程中变形弯曲，使得金属结构不平整，与密封件的结合容易出现缝隙，从而产生漏气，串气。为了解决这个问题，需要在加工工艺及手法上与机加工厂反复磨合确定标准，在加工的每一道工序上保证最大的平整度，并采购专门的设备进行矫平修复，确保电堆各层结构组装的尽善尽美。另外，对于电堆产品的材料检测、电池片及电堆的性能测试也需要专业机构以及专业定制设备商的支持。

以上只是列举了一个创新性电堆产品在研发生产过程中所涉及的部分材料、工艺和设备，就已经涉及到众多的合作企业。创新性的技术能够真正的转化为工程化的产品，应用到实际的工业场景中，只是研发出来还是远远不够的。

固体氧化物制氢电堆属于高温制氢技术，实际应用需要热管理系统及方案的支持，落地到工业场景中需要有敢于接纳创新性产品的业主从小规模开始使用，共同测试优化，逐步放大，才能最终形成对于整个产业链有规模价值的产品。

图3：电堆科技SOEC-CH4电堆产品热管理系统（BOP）图

穿越荆棘，方见繁花。只有氢产业链条的科技企业间紧密合作，不断创新，创造出满足产业真需求的产品，才能打破桎梏，促进氢产业的发展。