氢能,这一被誉为“终极能源”的清洁能源,凭借其丰富的来源、高能量密度以及无污染的特性,正日益受到全球范围内的关注。然而,氢能燃料电池的商业化进程仍面临诸多挑战。其中,双极板作为关键部件,其生产成本高昂且技术工艺尚不成熟,严重制约了产业的规模效应。光大证券预测,随着氢能燃料电池产业规模的扩大,双极板将成为降本增效的关键。
在众多双极板材料中,金属双极板凭借其低成本、易加工及高性能特点,有望成为下一代量产主流。然而,金属双极板面临的工作环境复杂多变,其工艺性能对氢能燃料电池的寿命和导电性产生直接影响。同时,涂层环节在金属双极板生产中占据成本高达80%,因此如何在保证涂层性能的同时控制成本,成为了金属双极板商业化的核心难题。
针对这一难题,北方华创依托在真空镀膜领域20余年的技术积淀,专注于氢能燃料电池领域的大规模生产应用。通过创新研发非贵金属材料涂层工艺,北方华创成功推出了高效稳定的氢能燃料电池双极板eArctic AS-MAG系列单体式镀膜设备及eVerizon VL系列连续式镀膜设备。这两款设备凭借自有的GISETCH气体离子刻蚀及辅助沉积技术、4G-CAE第四代阴极电弧技术以及泰坦涂层工艺技术,显著提升了涂层性能并降低了生产成本,为氢能燃料电池的产业化发展扫清了障碍。该技术巧妙地利用了气体离子源(GIS)来处理双极板涂层。在涂层前,通过GIS将氩气和氢气离化,并借助偏压对双极板表面进行刻蚀清洗,确保其洁净度。在涂层过程中,GIS进一步将氮气、氧气、乙炔等反应气体离化,与磁控溅射靶镀膜沉积技术相结合,优化了膜层的形成。此外,针对双极板易氧化的特性,该技术能激活工件表面的氧化层,使镀制的膜层更为致密光滑,并显著提升膜基结合力,从而有效减少了因膜层缺陷导致的氢能燃料电池耐久性下降的问题。
4G-CAE®第四代阴极电弧技术
4G-CAE®第四代阴极电弧技术通过内外双脉冲的复合磁场驱动,实现了弧斑的细碎化和快速移动,从而显著提高了靶材的利用率和镀膜的均匀性。该技术可灵活适配低熔点材料(如Al)、高熔点材料(如Ta)、导磁性材料(如Ni)以及弧斑不易受控材料(如C)。此外,它还能有效调控涂层的微观组织结构,使得涂层的综合性能得到显著提升,同时降低靶材成本超过30%。
泰坦涂层工艺技术
泰坦涂层,专为氢燃料电池316L不锈钢双极板打造,融合了GISETCH气体离子刻蚀与4G-CAE第四代阴极电弧技术。这一创新工艺使得Ti合金和类石墨碳(GLC)的沉积变得轻而易举。涂层厚度控制在300~500nm之间,经过腐蚀测试,其接触电阻小于8mΩ.cm2,腐蚀电流密度低于3μA/cm(在6VvsAg/AgCl条件下,测试标准参照DOE和GB/T2006-2011)。这一技术指标堪比贵金属涂层,且成本降低80%,同时还能将双极板的使用寿命延长30%。
当前,北方华创的eArctic AS-MAG及eVerizon VL系列镀膜设备,已全面覆盖氢能燃料电池金属双极板从研发至大规模生产的各项需求,其连续线设备的年产能高达100万片以上。这些设备已通过氢能行业领先企业的工艺验证,并稳定量产,赢得了客户的高度赞誉。
北方华创,作为国内真空镀膜设备与解决方案的佼佼者,已构建起涵盖eArctic AS-MAG单体式磁控溅射镀膜设备、eVorizon VL磁控溅射立式连续镀膜设备等多款产品的矩阵。此外,我们还布局了氢能、锂电复合集流体、分布式储能等多个领域,为新能源产业的技术革新、效率提升及成本降低提供了坚实支撑。
展望未来,新能源产业在推动能源结构优化、促进经济社会可持续发展方面将扮演更加重要的角色。北方华创致力于与全球合作伙伴共同构建新能源产业新格局,为全球能源生态的健康发展注入新动力。
原标题:北方华创:薄膜设备成功打入氢能燃料电池市场