三方面入手攻克技術(shù)難關(guān) 讓氫燃料電池汽車的“中國心”更耐受
發(fā)布時間：2021-01-26 15:35:04
北京1月25日電 多地迎來雨雪降溫天氣之時，一則“MH170金屬板電堆在無輔助熱源條件下零下39℃成功啟動”的消息受到關(guān)注。有評論說這為燃料電池行業(yè)發(fā)展注入“強(qiáng)心劑”。近日，記者對電堆研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了專訪。
讓“中國心”耐受性更強(qiáng)
眾所周知，新能源汽車主要分為鋰電池車和氫燃料電池車兩大類。前者已得到一定程度的普及，但在實(shí)踐中巡航里程短、充電時間長、電池載重量小等難題尚待解決;后者被視作彌補(bǔ)不足的解決方案，然而產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于前者，其中一個原因是受到電堆限制。
已在氫燃料電池車領(lǐng)域深耕20多年的付宇接受記者采訪時，將電堆形容為燃料電池動力系統(tǒng)的核心部件，“其本質(zhì)相當(dāng)于‘發(fā)動機(jī)’，也可以說是車的‘心臟’”。20多年間，付宇先后在中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、新源動力暨燃料電池及氫源技術(shù)國家工程研究中心等機(jī)構(gòu)從事研發(fā)，并于2018年底拉著志同道合的伙伴成立了科技企業(yè)驥翀氫能。
驥翀氫能實(shí)現(xiàn)MH170金屬板電堆在無輔助熱源條件下零下39℃成功啟動，用付宇的話說，“相當(dāng)于‘心臟’的耐受性更強(qiáng)了”。他還告訴記者，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件僅能達(dá)到—40℃，他們已在尋找更低溫環(huán)境以沖擊新的紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)在任何大氣低溫環(huán)境下都可以無輔助啟動的目標(biāo)。
而據(jù)國內(nèi)外公開報(bào)道，豐田公司曾在2014年宣布實(shí)現(xiàn)—30℃低溫啟動，此后行業(yè)內(nèi)沒有更多進(jìn)展。因此有評論稱，中國團(tuán)隊(duì)的最新進(jìn)展將樹立技術(shù)新標(biāo)桿，不僅有利于擴(kuò)大市場范圍，也將為向國外進(jìn)軍打好基礎(chǔ)。
三方面入手攻克技術(shù)難關(guān)
談及實(shí)現(xiàn)低溫啟動的“秘訣”，付宇透露，驥翀氫能從原材料選擇、膜電極和雙極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、啟動策略三方面入手攻克技術(shù)難關(guān)。他舉例說，為保證容冰能力、避免冰凍堵塞，他們在催化層、擴(kuò)散層、雙極板流道結(jié)構(gòu)均有特殊設(shè)計(jì)。
“靠燃料電池自身熱源實(shí)現(xiàn)低溫啟動的技術(shù)路線不是獨(dú)創(chuàng)，但我們的優(yōu)勢在于整個研發(fā)團(tuán)隊(duì)都對燃料電池有著很深入的理論認(rèn)知，同時也具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。溫度越低，無輔助啟動的操作窗口就越窄，需要理論與工程的密切結(jié)合。”他說。
據(jù)介紹，在本輪實(shí)驗(yàn)中15節(jié)MH170金屬板電堆及冷卻循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過多次低溫啟動，未見電堆性能衰減。付宇特別強(qiáng)調(diào)“無輔助”，因?yàn)檫@將極大簡化系統(tǒng)并降低系統(tǒng)的體積和成本。
目前MH170也已通過國家機(jī)動車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)道路車輛用質(zhì)子交換膜燃料電池模塊高低溫儲存、防水防塵、沖擊、振動等強(qiáng)制性檢驗(yàn)。下一步，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將進(jìn)行370節(jié)全尺寸電堆低溫啟動實(shí)驗(yàn)。
“我們對此很有信心。”付宇對記者說，“電堆節(jié)數(shù)越多，越容易實(shí)現(xiàn)低溫啟動”。他們還已面向下一輪系統(tǒng)集成推進(jìn)產(chǎn)品應(yīng)用，來自客戶的反饋“產(chǎn)品移植性、可靠性好”使他們更為振奮，也更有信心將“中國心”真正適用到車輛上。
吁“從上到下”規(guī)范行業(yè)
事實(shí)上，付宇指出“中國心”的應(yīng)用范圍不僅局限于車輛，從船舶、飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具，到醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、邊防海島等亟需能源的場所，都是氫燃料電池大顯身手的“舞臺”。為此，驥翀氫能計(jì)劃今年內(nèi)在山東建立一個能夠測試電池壽命和可靠性的測試中心。除了在張家港、北京、河南等地?cái)U(kuò)大產(chǎn)能，他們還已布局下一代的電堆。
燃料電池汽車正在開展為期四年的示范推廣，能源法征求意見稿里將氫能列入中國能源體系，國家能源局印發(fā)意見提出制定實(shí)施氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，荷蘭、德國、比利時等國紛紛公布禁售燃油車的“時間表”……種種跡象表明，氫燃料電池迎來了發(fā)展的“窗口期”。但作為一名行業(yè)“老兵”，付宇更直觀地感受到行業(yè)“野蠻生長”帶來的弊端。
他舉例說，由于行業(yè)技術(shù)壁壘較高，除了業(yè)內(nèi)人士很難判斷出技術(shù)優(yōu)劣，有的地方已出現(xiàn)壓低價(jià)格的惡性競爭，而一個產(chǎn)品要兼顧性能、壽命與成本，不能只看單一方面數(shù)據(jù)。
另一方面，有別于日本、德國等國的慣常做法是由車企牽頭研發(fā)，集成度高，易實(shí)現(xiàn)各部件的揚(yáng)長避短，國內(nèi)目前的模式是出現(xiàn)一個新技術(shù)后從電堆推向發(fā)動機(jī)再推向整車，相對缺乏協(xié)同性。這也亟待各方共同協(xié)作解決。
付宇還表示，此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果意味著產(chǎn)品已覆蓋國內(nèi)絕大部分區(qū)域，他們也與國外廠商接洽，希望向俄羅斯、中亞等極寒國家與地區(qū)拓展，讓更多車、更多人不再有“低溫焦慮”。
讓“中國心”耐受性更強(qiáng)
眾所周知，新能源汽車主要分為鋰電池車和氫燃料電池車兩大類。前者已得到一定程度的普及，但在實(shí)踐中巡航里程短、充電時間長、電池載重量小等難題尚待解決;后者被視作彌補(bǔ)不足的解決方案，然而產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于前者，其中一個原因是受到電堆限制。
已在氫燃料電池車領(lǐng)域深耕20多年的付宇接受記者采訪時，將電堆形容為燃料電池動力系統(tǒng)的核心部件，“其本質(zhì)相當(dāng)于‘發(fā)動機(jī)’，也可以說是車的‘心臟’”。20多年間，付宇先后在中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、新源動力暨燃料電池及氫源技術(shù)國家工程研究中心等機(jī)構(gòu)從事研發(fā)，并于2018年底拉著志同道合的伙伴成立了科技企業(yè)驥翀氫能。
驥翀氫能實(shí)現(xiàn)MH170金屬板電堆在無輔助熱源條件下零下39℃成功啟動，用付宇的話說，“相當(dāng)于‘心臟’的耐受性更強(qiáng)了”。他還告訴記者，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件僅能達(dá)到—40℃，他們已在尋找更低溫環(huán)境以沖擊新的紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)在任何大氣低溫環(huán)境下都可以無輔助啟動的目標(biāo)。
而據(jù)國內(nèi)外公開報(bào)道，豐田公司曾在2014年宣布實(shí)現(xiàn)—30℃低溫啟動，此后行業(yè)內(nèi)沒有更多進(jìn)展。因此有評論稱，中國團(tuán)隊(duì)的最新進(jìn)展將樹立技術(shù)新標(biāo)桿，不僅有利于擴(kuò)大市場范圍，也將為向國外進(jìn)軍打好基礎(chǔ)。
三方面入手攻克技術(shù)難關(guān)
談及實(shí)現(xiàn)低溫啟動的“秘訣”，付宇透露，驥翀氫能從原材料選擇、膜電極和雙極板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、啟動策略三方面入手攻克技術(shù)難關(guān)。他舉例說，為保證容冰能力、避免冰凍堵塞，他們在催化層、擴(kuò)散層、雙極板流道結(jié)構(gòu)均有特殊設(shè)計(jì)。
“靠燃料電池自身熱源實(shí)現(xiàn)低溫啟動的技術(shù)路線不是獨(dú)創(chuàng)，但我們的優(yōu)勢在于整個研發(fā)團(tuán)隊(duì)都對燃料電池有著很深入的理論認(rèn)知，同時也具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。溫度越低，無輔助啟動的操作窗口就越窄，需要理論與工程的密切結(jié)合。”他說。
據(jù)介紹，在本輪實(shí)驗(yàn)中15節(jié)MH170金屬板電堆及冷卻循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過多次低溫啟動，未見電堆性能衰減。付宇特別強(qiáng)調(diào)“無輔助”，因?yàn)檫@將極大簡化系統(tǒng)并降低系統(tǒng)的體積和成本。
目前MH170也已通過國家機(jī)動車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)道路車輛用質(zhì)子交換膜燃料電池模塊高低溫儲存、防水防塵、沖擊、振動等強(qiáng)制性檢驗(yàn)。下一步，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將進(jìn)行370節(jié)全尺寸電堆低溫啟動實(shí)驗(yàn)。
“我們對此很有信心。”付宇對記者說，“電堆節(jié)數(shù)越多，越容易實(shí)現(xiàn)低溫啟動”。他們還已面向下一輪系統(tǒng)集成推進(jìn)產(chǎn)品應(yīng)用，來自客戶的反饋“產(chǎn)品移植性、可靠性好”使他們更為振奮，也更有信心將“中國心”真正適用到車輛上。
吁“從上到下”規(guī)范行業(yè)
事實(shí)上，付宇指出“中國心”的應(yīng)用范圍不僅局限于車輛，從船舶、飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具，到醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、邊防海島等亟需能源的場所，都是氫燃料電池大顯身手的“舞臺”。為此，驥翀氫能計(jì)劃今年內(nèi)在山東建立一個能夠測試電池壽命和可靠性的測試中心。除了在張家港、北京、河南等地?cái)U(kuò)大產(chǎn)能，他們還已布局下一代的電堆。
燃料電池汽車正在開展為期四年的示范推廣，能源法征求意見稿里將氫能列入中國能源體系，國家能源局印發(fā)意見提出制定實(shí)施氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，荷蘭、德國、比利時等國紛紛公布禁售燃油車的“時間表”……種種跡象表明，氫燃料電池迎來了發(fā)展的“窗口期”。但作為一名行業(yè)“老兵”，付宇更直觀地感受到行業(yè)“野蠻生長”帶來的弊端。
他舉例說，由于行業(yè)技術(shù)壁壘較高，除了業(yè)內(nèi)人士很難判斷出技術(shù)優(yōu)劣，有的地方已出現(xiàn)壓低價(jià)格的惡性競爭，而一個產(chǎn)品要兼顧性能、壽命與成本，不能只看單一方面數(shù)據(jù)。
另一方面，有別于日本、德國等國的慣常做法是由車企牽頭研發(fā)，集成度高，易實(shí)現(xiàn)各部件的揚(yáng)長避短，國內(nèi)目前的模式是出現(xiàn)一個新技術(shù)后從電堆推向發(fā)動機(jī)再推向整車，相對缺乏協(xié)同性。這也亟待各方共同協(xié)作解決。
付宇還表示，此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果意味著產(chǎn)品已覆蓋國內(nèi)絕大部分區(qū)域，他們也與國外廠商接洽，希望向俄羅斯、中亞等極寒國家與地區(qū)拓展，讓更多車、更多人不再有“低溫焦慮”。
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