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燃料電池向大功率“突進”

2021-11-05 09:32:57 高工氫電   作者: 司玉國  

近期氫晨科技對外展示了新一代H3技術和230kW電堆開發情況,引起業界的廣泛關注。從目前已經裝車應用的大功率電堆來看,最高功率基本在150kW左右。如今作為頭部電堆企業之一的氫晨科技,率先完成單堆230kW的大功率電堆的性能測試,是國產電堆再次向更大功率邁進的一個重要信號。

與國產電堆同步邁向大功率的還有系統。目前濰柴動力配套中國重汽首款氫能雪蠟車,系統額定功率高達162kW,是已知國內裝車應用的最高功率系統產品,據悉年底前行業內或有200kW大功率系統面世。

為何國內燃料電池電堆及系統企業要持續研發大功率產品?現階段BOP供應鏈水平是否能跟上?技術層面還存在什么挑戰?

燃料電池快速向大功率“進階”

除了氫晨科技以外,近年來國內主流燃料電池電堆企業都在持續研發大功率產品,所布局的最新一代產品,均以大功率、長壽命、高功率密度等性能亮相。神力科技最新產品SFC-B9P單電堆最大功率>150kW,額定功率≥146kW,可廣泛應用于中、重型卡車,城市公交車、軌道交通等。新源動力今年5月份發布兩款新品,HYMOD®-150和HYSYS®-120,前者峰值輸出功率可達150kW,設計耐久性超過10000小時,電堆功率密度4.5kW/L;后者額定功率為115kW,峰值功率為120kW,設計耐久性可達10000小時。清能股份今年推出電堆新品VLSII Pro。該系列產品單堆最大功率可達165kW,體積功率密度提升到4.4kW/L;雄韜氫瑞透露,將發布最新的50-100kW的A2系列電堆,體積功率密度達到4.0kW/L,以及同級別的大功率大于150kW的J系列電堆;氫璞創能在去年11月發布的一款面向未來5~10年的電堆產品Nowogen V,功率達到了150kW。 系統企業方面大功率勢頭同樣明顯。億華通今年發布了新一代120kW大功率產品上,其采用高性能單電堆與氫氣再循環系統聯合匹配的設計,將系統額定功率密度率先提升至701W/kg。

風氫揚今年6月發布全新一代燃料電池系統-SINGULAR元極,這款產品初代開發平臺覆蓋110kW-130kW系統功率范圍,未來兩年將擴展至300kW以上。同月,重塑科技也正式推出了130kW大功率PRISMAXII+鏡星十二+燃料電池系統。國鴻氫能在去年10月發布了鴻途G系列燃料電池動力模塊產品,其中鴻途G110凈輸出功率110kW,現已廣泛應用多款車型。2016年至2018年,燃料電池功率大都在30~60kW;從2019年起,國內燃料電池功率開始“突飛猛進”,現階段實際裝車應用的高功率燃料電池電堆可以達到150kW,比如氫晨科技150 kW單堆就已經實現上百臺的應用;系統方面,國內應用于重卡的燃料電池系統額定功率基本在110kW以上。接下來,國內大功率燃料電池電堆及系統將提升至什么水平?飛馳科技首席技術官石建珍博士曾在高工氫電會議上表示,今年下半年200kW燃料電池系統會面市。高工產研氫電研究所(GGII)分析,在“以獎代補”政策推動下,業界愈發關注燃料電池汽車在長途重載應用領域的應用,而長途重載運輸具有長時間運行、高負載率和持續高速工況等特點,這直接著推動企業探索提升燃料電池功率。

做好可靠性與壽命很關鍵

燃料電池向大功率方向邁進是趨勢,而主流企業能夠開發出大功率產品也是技術實力的證明。需注意的是,現階段把產品的可靠性和壽命做好也非常關鍵。“重型卡車根據運營場景需匹配110~200kW燃料電池系統;重卡還需滿足8年或3萬小時壽命需求,遠期需滿足15年或5萬小時壽命需求;同時重卡運行路況、環境等復雜多變,需以高可靠性保障長時間穩定運營。” 風氫揚總經理劉軍瑞表示。GGII也提醒,從現階段行業技術水平來看,燃料電池企業在做技術開發時有兩點需要注意:其一,大功率燃料電池開發并不是靠片數的堆砌或面積上的延伸,在設計過程要不斷考慮水熱條件、氣體質量流量等多種條件的耦合。比如在氣體管理方面,功率變大導致電堆長度增加,如何最優化歧管和每個單片中的流體分配,保證反應氣體供應;在水管理方面,大功率生成水多,如何有效排出;在熱管理方面,大功率發電時產熱多,如何做好冷卻;還要考慮電堆的一致性構成等方面。

其二,現有的BOP供應鏈水平或暫時難以可靠地滿足大功率系統的需求。不過,在大功率燃料電池的研發帶動下,未來關鍵部件的覆蓋功率會快速提升。客觀來看,現階段國內能同時處理好這些技術挑戰的企業并不多。隨著越來越多的企業積極開發大功率燃料電池,解決這些難題的速度或比想象中要快。




責任編輯: 李穎

標簽:燃料電池,大功率