鉅大LARGE | 點擊量：2031次 | 2018年08月20日
空壓機亟待國產(chǎn)化 保證燃料電池高效可靠運行
隨著燃料電池汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，作為其核心部件之一的空壓機也逐漸成為研究熱點。
空壓機是車用燃料電池陰極供氣系統(tǒng)的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，提高燃料電池的功率密度和效率，減小燃料電池系統(tǒng)的尺寸。其性能直接影響燃料電池系統(tǒng)的效率、緊湊性和水平衡特性。
從20世紀50年代開始，中國就一直在進行燃料電池相關(guān)技術(shù)的研究，然而，然而大多數(shù)核心技術(shù)被國外掌握并壟斷。關(guān)鍵零部件技術(shù)空心化使中國燃料電池產(chǎn)業(yè)處于被動局面。
空壓機就是其中的一個技術(shù)難題。為了改變技術(shù)受制于人的局面，中國在政策方面給予大力支持，加速空壓機技術(shù)國產(chǎn)化，國外企業(yè)卻在此時趁機分食中國市場。
保證燃料電池高效可靠運行
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
燃料電池汽車由燃料電池系統(tǒng)、儲氫瓶、驅(qū)動電機、整車控制系統(tǒng)、輔助電池系統(tǒng)構(gòu)成。其中燃料電池系統(tǒng)占整車成本約63%，包括燃料電池堆(催化劑、雙極板、質(zhì)子交換膜)，空氣循環(huán)系統(tǒng)、供氫和水/熱管理系統(tǒng)。
空壓機正是在空氣循環(huán)系統(tǒng)中扮演著重要角色。
空壓機參與空氣循環(huán)系統(tǒng)工作過程：空氣通過壓縮機增壓之后，經(jīng)過加濕處理送入到燃料電池反應(yīng)堆，在那里和來自于氫源的氫氣發(fā)生電化學反應(yīng)，輸出電能用于動力輸出。輸入氣體在消耗了部分氧氣之后，排出反應(yīng)堆，通過分水，去霧之后，由膨脹器從壓力氣體中回收部分壓力能，將其轉(zhuǎn)化為機械能反饋到空壓機，從而節(jié)省供氣單元所需要的電能。
由于燃料電池質(zhì)子交換膜具有良好的工作特性，就要求供氣系統(tǒng)供給燃料電池堆的壓縮空氣絕對干凈，這對空壓機技術(shù)要求十分高。
現(xiàn)在市場常用的空壓機類型有滑片式、螺桿式、離心式、渦旋式和羅茨式空壓機等。其中渦旋和雙螺桿空壓機是主流技術(shù)路線。
日本豐田(TOYOTA)、美國UTC等公司的燃料電池系統(tǒng)采用了渦旋機械作為其供氣系統(tǒng)的核心部件。
美國通用、PlugPower、德國Xcellsis、加拿大Ballard等公司的燃料電池中都采用了螺桿空壓機/膨脹機供氣系統(tǒng)。德國大眾公司在Bora燃料電池發(fā)動機汽車上采用的噴水螺桿壓縮機，是2002年國際燃料電池技術(shù)的重大進展之一。
但國內(nèi)缺少效率高而且能夠為燃料電池提供清潔無油氣體的空壓機。
政策推動國產(chǎn)空壓機技術(shù)進步
《中國制造2025》、《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃》和《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品目錄2016》重點支持燃料電池汽車關(guān)鍵零部件的研發(fā)。
而作為燃料電池系統(tǒng)核心零部件，空壓機一直是國產(chǎn)化的重點，國內(nèi)有賽特勒斯軸承科技公司、伯肯節(jié)能公司、德燃動力等多家公司加入空壓機技術(shù)研發(fā)陣容。
賽特勒斯軸承科技(北京)有限公司，針對電堆中質(zhì)子交換膜對油污敏感，傳統(tǒng)空壓機中的油潤滑或油冷卻方法不再適合此工況的問題，創(chuàng)新采用以汽車冷卻液(乙二醇)做介質(zhì)的水潤滑軸承電動離心式空壓機技術(shù)方案，試圖開發(fā)燃料電池汽車專用的高效、無油空壓機。
今年7月，伯肯節(jié)能公司公開展示其研發(fā)的燃料電池空壓機產(chǎn)品。該產(chǎn)品特點是單級離心式壓縮機，可調(diào)速高速直流永磁無刷電機，箔片式空氣軸承，結(jié)構(gòu)緊湊，高效無油，CAN總線控制，最高轉(zhuǎn)速10萬rpm，泵頭壓比2以上，空壓機泵頭效率達到75%，為整個燃料電池系統(tǒng)內(nèi)氫氣充分燃燒，提供高純度氧氣。
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8月3日，嘉興德燃動力系統(tǒng)公司(簡稱：德燃動力)在嘉興總部發(fā)布了公司自主研發(fā)的兩款燃料電池專用空壓機。本次發(fā)布的兩款型號為FAC-40-D，F(xiàn)AC-50-D的空壓機是為車用15kW-50kW燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)量身打造，具有以下技術(shù)特點：
無油潤滑：驅(qū)動系統(tǒng)采用先進的無油潤滑技術(shù)，完全避免了潤滑油泄露導致的電堆損壞的風險；
雙級增壓：采用國際主流雙葉輪蝸殼的兩級增壓方式，更符合中高壓電堆對高壓比的運行要求；
低噪聲低能耗：葉輪采用高速電機直驅(qū)，在有效降低傳動系統(tǒng)噪聲的同時，亦降低空壓機的能耗；
冷卻潤滑：采用強制液體冷卻方式與潤滑流道設(shè)計，有效地保證空壓機系統(tǒng)長時間運行的可靠性。
這款空壓機的推出或?qū)⒋蚱茋鴥?nèi)缺少效率高而且能夠為燃料電池提供清潔無油氣體的空壓機的現(xiàn)狀。
國外企業(yè)搶占中國空壓機市場
目前，我國的空壓機技術(shù)國產(chǎn)化還有一段路要走，燃料電池產(chǎn)業(yè)龐大市場被外國企業(yè)虎視眈眈，其中美國UQM技術(shù)公司(簡稱:UQM)將開發(fā)中國市場成為其發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。
在2017年7月，UQM收到來自中國一家整車廠的訂購，訂單產(chǎn)品為其旗下R340型車用燃料電池空氣壓縮機系統(tǒng)，訂單總價值220萬美元。
今年4月，中國客戶向UQM增加R340燃料電池壓縮機系統(tǒng)的后續(xù)采購訂單，該訂單價值130萬美元，預(yù)計在2018年春季出貨，于2018年秋季完成。
7月底，UQM宣布在中國上海建立支持燃料電池壓縮機系統(tǒng)和推進系統(tǒng)業(yè)務(wù)的客戶服務(wù)中心。
日前，UQM宣布，其收到了中國新客戶及現(xiàn)有客戶(包括其主要的中國原始設(shè)備制造商客戶)關(guān)于新型車用燃料電池空氣壓縮機系統(tǒng)的訂單，訂單價值約300萬美元。UQM指出，所有新采購訂單預(yù)計將于2018年整年至2019年交付。
中國空壓機市場被國外企業(yè)分食，對我國空壓機制造企業(yè)而言是壓力也是動力，只有潛心研究技術(shù)，加快空壓機技術(shù)國產(chǎn)化進程，才是制勝法寶。
