近日，陕西旭氢时代科技有限公司（简称“旭氢时代”）西北首条全自动化氢燃料电池堆生产线正式投产，该产线可实现年产2000台套大功率氢燃料电池堆，另外，此次同时还有年产1000台套氢燃料电池系统实现投产，2条产线分别为年产2000台套氢燃料电池电堆产线和年产1000台套氢燃料电池系统产线，此次投产填补了陕西本土燃料电池电堆生产及电池系统生产的空白；同时投用1个燃料电池共性测试平台，由陕西旭强瑞清洁能源有限公司提供高纯氢气，可满足园区企业涉氢测试、用氢及氢燃料车辆的充装需求。
这是陕西省首个以氢燃料电池为核心的产业化示范项目，也是中国科学院院士、教授陶文铨团队在储能领域开展产教融合结出的一个硕果，对助力打造以西安为中心的氢能装备研发制造中心、引领陕西氢燃料电池产业发展、助力陕西省氢能产业高质量发展具有里程碑式意义。
聚焦燃料电池领域，攻克卡脖子难题
在氢能产业当中，氢交通、氢储能、氢工业的每一种场景的商业化都将推动万亿级市场的递进增长，氢能交通是氢能产业发展的先导。近年来，陕西把氢能产业作为发展新能源产业的一大支点，聚力打造千亿级氢能产业集群，主要围绕绿氢和氢能交通展开。陕西氢能基础研发抑或成果转化中，都有交大人的身影。
旭氢时代是全省首批氢能产业链主企业旭强瑞清洁能源公司的核心子公司，在氢能上游有天然优势，企业产出的低成本氢气质量达到99.999%的高标准，可以直接应用于燃料电池。
陶文铨院士团队与旭氢时代达成产学研用战略合作关系，依托国家储能技术产教融合创新平台（中心），成立旭强瑞-氢能与低碳技术研究院，双方合作的第一阶段是聚焦大功率氢燃料电池电堆性能提升。
陶文铨院士团队主要解决的是氢燃料电池自主设计平台的问题。氢燃料电池的自主正向设计需要从其过程机理出发，实现对燃料电池结构、材料选型、控制策略进行全方位的评估和迭代优化。在设计过程中，最重要的就是设计工具。现在国内很多企业在设计平台上严重依赖国外的商业软件，存在安全隐患。
能动学院助理教授何璞介绍氢燃料电池数值仿真设计分析平台。
能源与动力工程学院热流科学与工程系助理教授何璞说：“商业软件存在的问题是黑箱无法可视化、可供更改的参数有限、过程机理不全面，因而，经过商业软件做出的氢能电池评估结果可信度有限。”为了解决这个问题，陶文铨院士团队经过二十多年研发积累，从数值仿真的角度，构建了具有完全自主知识产权的大功率氢燃料电池数值仿真设计分析平台。
2023年10月31日，张卓同学和尹仁杰同学在氢燃料电池实验室加工双极板。
如果把氢燃料电池系统比作人体，电堆就是它的“心脏”。氢燃料电池电堆通常是将多个氢燃料电池单元以串联的方式层叠组合，而燃料电池单元主要以两大核心部件双极板和膜电极串联叠合组装而成。
2023年10月31日，李宇婷同学在氢燃料电池实验室组装电堆。
膜电极是氢燃料电池的核心部件之一，是多项物质传输和电化学反应的核心场所，其制备技术不但直接影响电池性能，而且对降低电池成本、提高电池功率密度至关重要。制备氢燃料电池电堆需要突破密封、点胶、漏气、性能等多项技术难关。以膜电极为例，它的厚度不到一毫米，却有7层结构，里面包括催化层、扩散层、质子交换膜及边框等。由西安交大和陕西旭氢时代自研自产的陕西首台大功率氢燃料电池电堆，就是由242片膜电极堆叠到一起组成的。
2023年10月31日，郭浩博同学在氢燃料电池实验室喷涂催化剂。
氢燃料电池数值仿真设计分析平台就好比是一台“心脏监测仪”，平台可以依据数值仿真技术，对氢燃料电池的结构、材料选型、控制策略进行检测，研发团队可以依据检测结果改进、优化氢燃料电池各项设计及生产工艺。
氢燃料电池堆试制及数值仿真设计分析实验平台配置了试制中小功率电堆的基本设备，包括流场板精雕机、点胶机、胶形检测机、气密性检测机、燃料电池装堆机、多台燃料电池测试系统及燃料电池冷启动试验台，平台具备从膜电极孔隙尺度到典型单元尺度，再到大功率电堆尺度的多尺度数值仿真设计、分析、优化能力。
在仿真工具的基础上，陶文铨院士团队围绕氢燃料电池核心零部件双极板和膜电极，开发了高通量、低流阻、高均匀的先进流场板技术，并结合燃料电池密封、装配、检测、评价工艺，实现了燃料电池从设计到生产的全流程控制，使燃料电池设计更具精确性、自主性、多样性，免除了对国外商业软件的依赖，实现了燃料电池关键部件及电堆整装工艺的正向研发，解决了国外在氢燃料电池设计手段上的“卡脖子”问题。
服务氢能产业链，为“双碳”目标贡献力量
氢能源产业链包括氢能端、氢燃料电池端。与锂电池产业链相比，氢能源产业链更长，复杂度更高，商业化前景广阔。在将氢能宏大的战略价值转化为商业价值的过程中，需要价值链、产业链、技术链的全方位规划与发展。发展氢能，是陕西作为传统能源大省寻找高质量发展的突破口，西咸新区把氢能作为主导产业链。国家储能技术产教融合创新平台（中心）于2021年获批成立，由何雅玲院士任平台主任，陶文铨院士、何雅玲院士和管晓宏院士作为首席科学家，以实现电化学储能、氢储能、储能系统应用、储能安全领域核心技术为目标，搭建分层次、分阶段的实训、实践和科研平台，探索产学研用融合的协同育人新模式，辐射西北地区乃至全国，解决储能人才紧缺问题，为科研对接政产学提供新的范式，为推动和加快国家及区域能源产业和经济发展提供技术和人才支撑。在氢能领域，西安交大近年来已做出诸多成绩。
2023年8月15日，依托国家储能技术产教融合创新平台（中心）的氢燃料电池数值仿真设计分析平台，陶文铨院士团队联合旭氢时代共同研发的陕西首台套自研自产的车用大功率氢燃料电池堆正式发布，实现了陕西本土氢燃料电池堆生产及研发“零的突破”。该氢燃料电池堆采用具有完全自主知识产权的3D型流场板设计，该流场板具有低流阻、高均匀、强控水、性能稳、寿命长、工作场景多样化等优点。电池电堆单堆功率最高可达82.3千瓦，体积功率密度达3.58千瓦每升，达到国内先进水平。
采用氢燃料电池的无人机
何璞介绍：“我们联合研发的氢燃料电池电堆目前主要用在重卡上，通过氢能转化成电能给汽车提供动力，续航能力更强，而且零碳无污染。通过改进技术，可以让氢燃料电池产品成本迅速下降，目前可以达到1500块钱一个千瓦的成本水平。我们今年想要实现单堆150千瓦的这样一个产品的功率目标。”
11月17日，旭氢时代西北首条全自动化氢燃料电池堆生产线正式投产。陕西旭氢时代科技有限公司总经理孙剑表示：“生产线投产之后可以达到年产2000台套的产能，整个产值可以达到4个亿，满足1000台车的使用需求，在制氢、储氢、加氢、用氢全产业链环节，我们全部完成布局。”作为燃料电池系统或燃料电池发动机的核心组成部分，氢燃料电池堆可应用于燃料电池公交车、4.5吨燃料电池冷藏车、18吨燃料电池运输车、洗扫车、31吨燃料电池自卸车和49吨燃料电池重卡等商用车，还可应用于分布式热电联供系统、应急备用电源等多元消费级和商用级领域，这与陕北能源供给中心和关中城市群之间的大量城际物流运输需求高度适配，陕西开展氢能交通物流运输具有良好的发展前景。
据了解，陕西聚力打造千亿级氢能产业集群，高纯氢产能目前已达8600吨/年，全省首台电解水制氢设备成功下线；已有45辆氢燃料电池重卡投入试运行；建成并投入试运行加氢站达4座；燃料电池汽车产能达1000辆/年……陕西省氢能应用场景不断拓展延伸，成长空间广阔。目前，多条氢燃料电池重卡“短倒运输”示范线、“西安-渭南-韩城”城际氢能廊道均已经开始示范运营，世界首个实用化和规模化零碳智慧能源中心、由中国科学院院士、教授管晓宏率领的网络化系统工程团队提供系统技术的榆林科创新城零碳分布式智慧能源中心示范项目建成投用，由教授成永红团队原创的石墨烯界面纳米阀技术，破解了氢能储运难题……陕西正用各种创新举措挺进氢能产业新赛道。
2022年12月31日挂牌运行的陕西氢能产业发展有限公司与合作，成立了西安交大-陕西氢能储能技术创新联合体，依托国家储能技术产教融合创新平台（中心），和何雅玲院士、陶文铨院士、管晓宏院士科研团队，共建储能创新研究院、共建储能学院、共建储能孵化器，合作开展储能关键技术联合攻关，助力陕西氢能产业链高质量发展。
中国科学院院士、教授何雅玲表示，旭氢时代氢燃料电池电堆系列产品是国家储能技术产教融合创新平台（中心）科技成果转化的成功案例。“校企双方将围绕产教融合、氢能技术创新、产学研合作、人才培养等方面开展深度合作，促进氢燃料电池相关科研成果转化，助力企业发展。”
中国科学院院士、教授陶文铨说：“科研要为国家服务，我们将依托秦创原总窗口和国家储能技术产教融合创新平台（中心），以企业需求为导向，加大基础研究投入，积极引导基础研究向产业化落地，全力以赴打造氢燃料电池原创技术策源地。”
资源禀赋+产业优势+校企联合创新体+明确目标规划，陕西氢能发展生态正逐步建立完善。可以预见，在校企联合创新体的加持下，陕西氢能产业链将进一步打通前后端、上下游企业，而企业发展动能也将反哺区域和城市高质量发展。
在陕西氢能发展进程中，交大人，一往无前！
