实现氢燃料电池技术突破，助力浙江打造氢能科创高地丨博士创新站赋能地方产业跃升实践⑩

编者按

为助力广大中小企业突破“技术短缺、人才匮乏”的发展瓶颈，破解青年博士“成果转化难、实践平台少”的成长困境，浙江省科协以博士创新站为载体，组建“青年博士+中小微企业+产学研平台”的创新共同体。本栏目精选来自不同区域、不同行业、不同发展阶段的博士创新站典型案例，以实践案例为切口，生动展现这一模式如何精准破解企业技术难题、有效释放博士创新活力、切实推动产业升级和中小企业高质量发展。

概况

畔星科技（浙江）有限公司（以下简称“畔星科技”）面临氢燃料电池开发技术瓶颈。童圣富博士协助企业开发出适配航空、储能等多元场景的燃料电池产品，产品远销20余国，并牵头制定“浙江制造”标准，推动氢能全产业链升级。

建站博士：童圣富博士

金华理工学院筹建办（金华高等研究院）新能源材料研究所所长、第一党支部书记，副研究员，金华市青年拔尖人才，中国化学会高级会员，金华市新材料学会副理事长兼秘书长，G60科创走廊俄罗斯院士创新基地首席专家，主要从事氢燃料电池、金属离子电池、金属空气电池等能源转化与存储体系中的关键电化学、电极材料等相关领域的研究，统筹博士创新站整体工作，负责项目关键技术的研发和应用。童圣富博士迄今已主持完成或承担国家自然科学基金、省级各类项目以及金华市重大科技计划项目等10余项，在国际顶尖刊物发表论文50余篇，获授权发明专利5件。

建站企业

畔星科技成立于2017年，是一家专业从事氢燃料电池技术研发及推广应用的国家高新技术企业。公司主要产品涵盖氢燃料电池关键零部件、小功率空冷电堆、大功率金属水冷电堆、多场景用氢燃料电池系统（包括车用级燃料电池发动机系统、燃料电池备用电源系统、燃料电池分布式发电系统、燃料电池小型应用系统等）。

01

破局应用单一化，

氢能多元化平台加速建设

在全球能源结构低碳转型与“双碳”目标驱动下，氢能作为清洁、高效的战略能源，已成为我国能源革命的重要方向。近年来，政策端持续发力，《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》明确提出构建多元化氢能应用生态，各地“氢走廊”建设加速推进，产业规模快速扩张。然而，当前我国氢能产业链仍面临关键瓶颈——燃料电池应用场景高度集中于商用车领域，乘用车、航空、储能、工业等潜力市场渗透率不足。单一化的应用导致技术迭代缓慢、成本居高不下，难以形成规模效应。

燃料电池核心部件技术方面，金属双极板流道设计、耐腐蚀涂层等“卡脖子”问题长期制约电堆性能提升，进一步限制了其在高温、高湿、低温等复杂环境下的适应性。以备用电源、无人机动力系统为例，传统燃料电池因体积大、成本高、寿命短，难以满足多元场景需求。与此同时，欧美日韩等国已在航空、船舶、分布式发电等领域加速布局，技术差距倒逼国内产业亟须突破单一化桎梏。在此背景下，开展燃料电池多元化平台搭载研究开发成为破局关键。

基于此，畔星科技联合童圣富博士团队，依托浙江省博士创新站平台，启动燃料电池多元化平台搭载研究开发项目，旨在通过核心技术突破与多场景应用拓展，推动氢燃料电池产业规模化、商业化进程。团队通过优化双极板流场结构、创新膜电极材料体系、构建低成本量产工艺，可大幅提升燃料电池的环境适应性与经济性，推动其向航空动力、离网储能、热电联产等高附加值场景延伸。此举不仅能释放万亿级市场潜力，更将加速氢能全产业链协同升级，为我国在全球氢能竞争中抢占技术制高点提供核心支撑。

童圣富博士团队入企指导

02

创新实践，关键零部件实现突破性跨越

项目聚焦氢燃料电池核心部件——金属双极板及膜电极（MEA）的技术攻关开展研发工作。

双极板作为燃料电池的“骨架”，承担气体分配、电流传导、热量管理等多重功能，其性能直接影响电堆效率与可靠性。传统双极板流道设计难以平衡气体分布均匀性与压降损耗，金属双极板成型易出现变形、开裂等问题，同时，金属双极板在酸性环境下易腐蚀，涂层易剥落，导致接触电阻剧增、寿命缩短。

针对上述技术难题，项目团队采用多物理场耦合仿真技术，建立流道结构对电池内流场、浓度场及电化学性能的关联模型，优化蛇形、交指型复合流道设计，使气体分布均匀性提升30%，同时开发高精度冲压-蚀刻复合工艺，通过调整成型压力、模具间隙等参数，解决金属板成型缺陷，良品率从70%提升至95%。涂层工艺方面，通过磁控溅射技术实现纳米级CrN/TiN多层结构沉积，耐腐蚀电位提升显著。

膜电极（MEA）作为燃料电池电化学反应的核心组件，其成本占燃料电池的50%以上，而催化层由于采用贵金属铂（Pt）为原料，在膜电极成本中占比达到36%，因此，通过降低贵金属使用量、提高贵金属利用率、提升催化层稳定性可有效降低膜电极成本。项目团队围绕催化剂的合成开展研究工作，最终成功研制出一款高性能低载量的无碳催化剂，在提升燃料电池催化剂效率的同时还满足催化剂性能及使用寿命的需求，大大降低了产品生产成本。

通过上述项目成果，畔星科技联合童圣富博士团队开发适配了航空、储能、热电联产的定制化燃料电池产品，彰显了“氢能+”的无限潜力。目前，系列产品已出口至欧美、东南亚等20余国，成为国内相关产品出口量最大的企业。

标准的制定，是“技术-产品-市场”链条的核心纽带。2024年，由畔星科技联合博士创新站童圣富博士团队主导编制的《质子交换膜燃料电池备用电源系统》“浙江制造”标准（T/ZZB 3881-2024）正式获批发布，这不仅标志着博士创新站的科研成果从实验室迈向产业化标准化的关键一跃，更是将创新站的科研成果固化为可复制的技术规范，既提升了“浙江制造”的品牌竞争力，也加速了氢能全产业链的协同升级。

标准起草讨论会

03

展望未来，锚定氢能产业新高地

作为浙江省氢能技术攻关与产业转化的“先锋军”，畔星科技联合童圣富博士团队建立的博士创新站正以核心技术突破为支点，撬动全省氢能产业生态的建设。创新站围绕“技术引领、场景深耕、生态共建”三大方向，计划针对燃料电池极限性能优化展开攻关，同时推动氢能向船舶动力、零碳炼钢、社区供能等多元领域渗透，协助构建长三角氢能物流走廊和民生减碳新模式。同时，依托“浙江制造”标准纽带，创新站联合高校共建检测认证中心，孵化专精特新企业，深化国际技术合作，打造长三角氢能创新共同体。

未来，创新站将以“产学研用”深度融合推动中国氢能产业从“跟跑”迈向“领跑”，为全球能源转型贡献“浙江方案”。

来源：省院士专家服务中心

责编：叶　扬

美编：陈路漫

一审：何百岳

二审：方佳佳

三审：王陆军