北极星氢能网获悉：在燃料电池生产制备的过程中，电堆活化环节不可或缺，而电堆活化效果在很大程度上影响着燃料电池的寿命和性能发挥。
（来源：微信公众号“高工氢电” ID：weixin-gg-fcev 作者：游保平 ）
“现阶段单台电堆活化的时间长达2-4小时，电堆活化时间过长，对整个燃料电池行业的规模化生产形成很大挑战。” 科威尔燃料电池事业部副总经理阚宏伟曾在高工氢电年会上表示，电堆活化耗时过长已经成为亟待攻克的瓶颈。
目前我国燃料电池行业在电堆活化方面整体处于一个怎样的水平？对于电堆活化耗时过长的情况，业内是否有比较好的解决方案？本文分析电堆活化的水平现状，为业界做参考。
电堆活化不可或缺
作为燃料电池出厂前的一个重要环节，电堆活化是绕不过去部分，制造好的燃料电池电堆在经过活化实验之后，才能达到最佳状态。
“通过活化工艺，电堆的性能会逐步上升之后达到平衡。”国内一家电堆企业的测试工程师告诉高工氢电，电堆活化关键在于MEA的活化，在活化的过程中可以让MEA的性能得以充分发挥出来。
MEA的活化机理颇为复杂，通常被认为包括以下一些过程：(1) 质子交换膜的加湿过程；(2) 物质(包含电子、质子、气体、水)传输通道的建立过程；(3) 电极结构的优化过程；(4) 提高催化层的活性和利用率(主要是阴极Pt)过程。
电堆活化过程对催化剂的功能发挥也至关重要，甚至在一定程度上影响了MEA的使用寿命。
“每台燃料电池电堆在使用之前，都要对电堆先进行活化，使之性能达到可使用的标准，然后才能进入使用安装工序。”明天氢能技术部部长樊旭东表示，电堆活化至关重要，如果活化不够充分，可能会出现因为单节性能偏低导致整个电堆无法使用的情况。
此外，电堆在使用之前活化不仅可充分发挥电堆的性能，而且也是对电堆产品性能和品质的一种检验。因此，电堆先活化后再进入使用安装工序，是燃料电池电堆产业化的必需步骤。
设备企业在行动
随着燃料电池生产与制造规模的扩大，业内对电堆活化工艺提升的诉求也变得愈加紧迫。
在现有技术中，电堆活化大多是采用连续加载的方法，其不足是活化的时间长，影响生产效率和进度，也增加生产成本。但是，如果盲目缩短活化时间，又会导致电堆的性能达不到要求。
如何在保证电堆性能充分发挥的前提下，又能有效缩短活化时间是当前电堆企业和测试设备企业关注的重点。
为解决电堆活化耗时过长的难题，不少企业已经开始了行动。2021年12月，科威尔、国鸿氢能、清华大学三方在清华大学签订合作协议，科威尔和国鸿氢能联合委托清华大学裴普成教授团队，完成面向批量生产场景下大功率燃料电池电堆快速活化工艺及活化设备的开发与应用项目的技术开发。
该项目由科威尔牵头，通过清华大学裴普成教授团队研究和评价快速活化方法、科威尔开发匹配工艺设备及国鸿氢能验证活化方法和设备，力争推动解决“燃料电池快速活化”这一制约燃料电池批量生产的共性关键问题。
除了科威尔，其它燃料电池设备企业也为提升电堆活化效率而积极努力，律致新能源就是其中表现突出的一家。
“我们的思路是从工程装备端来提升电堆活化的效率，按照目前的技术水平，大约2小时能完成1个电堆活化过程。“律致新能源总经理洪浩祯表示，通过整体方案的一键式智能化设计、缩短前段的无效物料输送时间、优化电堆活化的程序设置等方式，可以在一定程度上提升电堆活化的效率。
现阶段，律致新能源开发的燃料电池测试平台PowerBENCH可覆盖15-250kW功率范围，最大阳极气体流量可达8000NLPM，最大阴极气体流量可达20000NLPM，最大电流1000A。在电堆活化方面具有较宽的温度、压力、露点控制范围，并能提供2.0以上的化学计量比，可以满足电堆活化所需要的高流量、高温和高露点的要求。
电堆活化标准亟待建立
“目前行业对于电堆活化的标准并不统一，这也在很大程度上影响了下游客户对于燃料电池品质的判断。“国内一家燃料电池企业研发负责人表示。对于活化程度标准界定，不同企业之间的标准是不一样的，像电堆功率的实现条件，电堆工作温度、湿度等控制情况的变化对电堆性能和寿命都有影响。
标准不统一的结果是，很多燃料电池企业对外公布的产品性能跟实际装车运行的性能表现有较大的差别，而部分企业为了吸引融资存在夸大产品性能的情况，这也造成行业浮夸风的盛行。
整体来看，现阶段国内燃料电池企业在电堆活化设备的选择方面有采用进口的，也有采用国产的，在活化设备的功能实现上，差别并不明显，国外品牌同样也存在活化效率低、耗时长的难题。
现阶段业内基本是按照常规的连续加载的方式做电堆活化，要想提升效率就必须购进更多的电堆活化设备，因此设备的购置成本对于燃料电池企业来说也是很大的一笔开支。目前单台燃料电池活化测试台的价格100万元到400万元不等，覆盖的功率越高，实现功能越多的活化测试台价格也就越贵。
“如果按照目前常规加载的方式做活化，未来4年内单台电堆活化时间能做到1小时算是天花板了。“有业内人士分析认为，目前业内努力的方向是基于现有材料体系的选择，在没有变革型的工艺突破之前，如何降低耗氢量对于企业来说更为关键。
好消息是，随着燃料电池示范城市群政策的逐步落地，国家和地方政府不断出台促进燃料电池产业发展的相关政策，不少燃料电池电堆生产企业已经着手万套生产能力建设，并为未来十万套产能做准备。在这样的背景下，电堆活化工艺正在被当做核心课题予以攻克。
