华工激光是中国激光工业应用的开创者之一,在全球激光行业中占据重要地位,是全球激光加工解决方案权威提供商。
在全球能源结构加速向清洁化、低碳化转型的背景下,电解水制氢成为理想的绿氢制取技术,作为绿氢制备的核心装备,电解槽正迎来前所未有的发展机遇。
华工激光将“光制造”内核引入氢能,不仅敏锐把握行业发展态势,通过技术创新推动制氢领域全面提质增效,在行业首创全轨迹焊缝跟踪、焊缝3D视觉检测、焊接功率监测三合一碱性电解槽极板焊接工艺路线,还针对行业差异化需求定制打造出一整套碱槽加工解决方案,以满足绿氢扩产的规模化应用需求。
此前,氢瓴曾经报道过的自动化程度全球领先的天合元氢扬州生产基地背后,便有华工激光的身影。该基地产线由极板自动焊接线、流道自动加工线、板网电极自动焊接线、电解槽组装线四部分组成。产线融合自动控制、声光电检测、VI算法、大数据、云平台等多种技术,实现全球领先的“4个100%”智能产线,即100%自动化、100%质量自判定、100%产品数字化、100%信息共享化。实现产品一致性、质量可靠性、履历可追溯性、全生命周期可视性。
GW级碱性电解槽智慧工厂解决方案
目前,华工激光已全面布局激光智能装备、量测与自动化产线、智慧工厂建设,为智能制造提供整体解决方案。
2025年,第四届中国国际氢能及燃料电池产业展览会期间,氢瓴专访了武汉华工激光氢能事业部副总经理李维。
李维说:“我们深刻把握制造业发展趋势,不断丰富产品类型和解决方案,不断拓宽激光与智造的边界。未来,我们将充分发挥在绿氢领域智能装备的技术与资源优势,打造高效、全面、稳定的氢能行业系统解决方案,致力成为全球领先的氢能装备智能制造方案服务商,助力全球绿氢规模化应用树立新标杆。”
以下为氢瓴专访内容节选:
李维
武汉华工激光
氢能事业部副总经理
氢瓴:你认为氢能尤其是绿氢,未来几年的发展潜力有多大?
李维:我们跟行业专家讨论时,做个一个非常有意思的计算。假设到2035年,氢气产量10%来自绿氢(以电解水制氢为主)则会出现2.2万台(1000Nm³/h为例)的电解槽设备缺口,带动电解槽相关生产制造设备一次性投资规模为477亿。
氢瓴:我们知道华工激光是中国激光工业应用的开创者之一,公司是如何杀入氢能赛道的?
李维:我们2016年开始燃料电池金属双极板激光焊接工艺的摸索,在2019年正式与行业头部客户一起推出了第一代的双极板组焊接线。目前为止,这套线体已经迭代了3次,累计销售了近10条,这条线体的焊接质量、自动化程度和良率等指标在业内仍保持最高水平,属于我们的明星产品。
燃料电池金属的单极板很薄,只有0.1mm左右,用激光做密封类似于将两张A4纸叠在一起来做焊接,这个对能量的微控制技术要求很高。早期的时候有很多友商为了保证双极板的密封性,采取的是两层板直接焊透的方式,这样的激光能量需要输入较高,不仅造成焊缝氧化,还会引起焊后较大的形变。电堆的组装需要近300片的双极板的重复堆叠,以上缺陷不仅会给双极板焊后清洗镀膜造成影响,还会影响整堆一致性和应力分布不均等问题。这个缺陷在钛板的表现上尤为明显,为了攻克这一难题,我们联合行业内的一个头部厂家做了将近2年的工艺积累,顺利突破了这个难题。
氢瓴:从激光应用的角度来看,氢能产业发展过程中的痛点是什么?激光如何解决了这些痛点?
李维:近几年来,随着双碳目标的提出、能源安全战略的考虑,我国各界对电解槽和绿氢方面有更多的热度和研究。其实电解槽这个行业,特别是碱性电解槽,是一个相对技术成熟的产品,只不过之前没有那么大的需求,其上游供应链并不成熟,相关的生产加工设备也并不完善。
我们在跟客户沟通过程中发现,目前生产碱槽工厂里面人工的参与还是很多的,并且对工人的专业水平也有一定的要求。这其实带来一些安全隐患问题,再就是装配效率、精度和一致性问题。所以客户找到我们,也是希望来帮他解决这块问题。此外,还有生产过程的信息数字化、自动物流系统等需求。
针对这几个痛点,我们推出了从零部件加工到装槽的全自动化整体解决方案。产线主要分为4大板块,第一块是极板机械加工;第二个和第三个板块以极板极网焊接为主,这里不止激光,还有电阻焊等多种方式;最后比较关键的是槽体的自动化组装。整个流程下来,里面含有3D视觉、机械定位、气密检测、智能算法与控制等多种方式用来保证最终电解槽的组装精度。
氢瓴:目前还有哪些硬骨头没有啃掉?
李维:其实我们看到很多的电解槽厂家,每家都有自己的技术know-how,但也有很多技术相通之处。其实生产和加工设备对于碱性电解槽来说门槛并不是特别高,更多的是个规模化问题。但对于电解槽技术分发展来说,关键材料的开发、生产工艺全尺寸链匹配、电解槽的寿命验证和安全问题,反而是更加重要的命题。
氢瓴:华工激光创造性完成了全国首条GW级的全自动生产线,请你介绍一下这条生产线跟其他的传统的生产线有什么区别?全自动是通过哪些手段来支撑的?这条生产线对于你讲到的人工的减少、效率的提高、安全的保障等方面是如何体现的?
李维:客户(天合元氢)也在今年中国氢能展的现场,并把产线在他们的展位上做了重点推荐。我前面提到传统的电解槽生产方式以人工为主。
我们跟天合元氢合作的这条产线是目前行业内自动化程度最高的一条线,整线基本只有巡线人员,工人并不用参与实际的生产动作;并且已经做了未来升级到2到3GW的能力设计。其次这条产线基本上涵盖了电解槽原材料加工到整槽生产的全流程功能,甚至包含机加部分,这部分设备很少有厂家会自己投入,因为成本相对较高。
很多厂家一提到上自动化设备,首先考虑的是一次性固定投入大,投资回报期长的问题。其实我们建议客户在考虑是否投入自动化设备的时候考虑清楚两个问题,一是目前产品和工艺是否相对成熟稳定;二是有没有较为稳定的市场出货量。最后还有一种情况是,如果一家相对熟练技工缺乏的公司想做批量化产品,那我们也建议考虑产线方案。每个电解槽需要两三百节小室组成,工人很难保证每一片都合格。但是在我们开发的智能机器人机框极板焊接机器人设备中,利用焊缝跟踪,无需人工示教,就能保证每片极板的质量。
所以,我一直想说的一点,交钥匙产线的特点,远不止关乎效率问题,还关系到质量、一致性、良率和安全性等问题。这也是我们做装备的初心和出发点,一切是为了解决客户在生产过程中遇到的问题。
氢瓴:从数据上来看,这条生产线在人力上的节省、效能上的提高是怎样的?
李维:天合的这条线GW级的生产线,你可以看到工厂设有黄色的安全围栏,只要是有机器人和地轨的位置,都被围起来,在工作的时候人不可以进去,在外面有显示屏控制面板。生产的时候只有巡线人员,在黄色围栏外面也有参观通道,整个巡线10-12个人左右就够了,这在以前是很难想象的。
以前仅在最后一个电解槽总装工段可能就需要8个人花费十来天的时间,现在是4个工段加起来仅需要10-12个人,而且不需要熟练技工或专业焊工师傅,人力成本大幅节省。
氢瓴:华工1999年进入激光领域,取得了很多国产化替代成果。目前我们有哪些主要的技术储备,市场体量有多大?
李维:华工激光1999年成立,2000年上市,脱胎于华中科技大学,目前整个公司的的营收规模约为150亿。华工激光是国内的第一家、全球第二家在激光全产业布局的。公司基于几十年来积淀的激光+智能制造技术、传感器技术和光通讯连接业务,针对全球行业发展趋势,围绕“行业领先、国产替代、专精特新”的产品创新思路,以优良的品质服务产业转型升级需要,践行“创新联动美好世界”。
氢瓴:目前激光领域还有哪些挑战?未来的技术发展趋势是什么?
李维:氢能从激光角度来讲并没有特别大的挑战。以前我们做3C微纳的时候,精度和自动化要求更高,效率要求会更高。而且3C,比如手机产品的迭代非常快,这对我们技术储备和研发能力要求都非常高。
但在氢能行业,没有这么快的节奏,也不需要这么快的节奏。它毕竟是工业产品,所以刚才也提到,还处于工艺标准不确定、制程还没有成熟、相关实施标准也没有形成的阶段,激光工艺、自动化水平、效能都是足够的。
目前的装备水平是准备好的,电解槽的材料开发企业对于下一代的材料升级、结构改进、工艺提升方面,有没有做好准备?终端的项目落地示范也是很关键的验证手段。
对于华工氢能事业部来说,我们的定位是氢能行业的智能智造整体方案提供商,氢能装备制造涵盖的远远超过激光,所以我们内部在给公司新媒体运营平台取名的时候,建议叫“华工氢能”,而不是“华工激光氢能”。
源于激光,但是不止于激光,从燃料电池一路到电解槽,我们想做的是给氢能客户提供更好更全面的智能制造解决方案,这是我们自己对自己新的定位,也是我们一直怀揣的信念和理想。
关于华工激光
华工激光是中国激光工业化应用的开创者、引领者,全球激光加工解决方案权威提供商。我们全面布局激光智能装备、量测与自动化产线、智慧工厂建设,为智能制造提供整体解决方案。
我们深刻把握制造业发展趋势,不断丰富产品和解决方案,坚持探索自动化、信息化、智能化与制造业的融合,为各行业提供包括全功率系列的激光切割系统、激光焊接系统、激光打标系列、激光毛化成套设备、激光热处理系统、激光打孔机、激光器及各类配套器件、激光加工专用设备及等离子切割设备,及自动化产线、智慧工厂建设整体方案。