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新能源汽車燃料電池 成為壓縮機(jī)新興市場(chǎng)契機(jī)
2017-10-10 17:41
國內(nèi)外重視新能源汽車，其迅速發(fā)展可能使燃料電池成為空壓機(jī)進(jìn)入新能源汽車優(yōu)先域的切口。
據(jù)英國《汽車新聞》7月26日?qǐng)?bào)道，英環(huán)境部長邁克爾戈夫25日證實(shí)，英國將于2040年起禁止汽油車與柴油車的銷售，以實(shí)現(xiàn)10年內(nèi)道路零排放的環(huán)保目標(biāo)。此前，法國也有計(jì)劃2040年停止所有燃油車銷售。禁止使用化石能源汽車，歐洲紛紛推出限柴令，能夠替代化石能源的只有新能源，也許在2040年以后，行走在道路兩旁的人再也不用聞到讓人難受的汽油味了。
中國新能源汽車起步較晚，但也一直在探索中。新能源汽車包括純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源汽車等。目前，國內(nèi)83%的新能源汽車以電力為主，歐美掌握混合動(dòng)力和燃料電池動(dòng)力技術(shù)。
燃料電池是新能源汽車重要的動(dòng)力之一。燃料電池電動(dòng)汽車?yán)脷錃夂涂諝庵械难踉诖呋瘎┑淖饔孟拢谌剂想姵刂薪?jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主要?jiǎng)恿?，因?yàn)橹饕牧鲜菤錃夂脱鯕?，氫氣燃燒產(chǎn)生的能量高，并且二者反應(yīng)后產(chǎn)生的化合物是水，相比較傳統(tǒng)的化石能源更加的高效環(huán)保，因而成為新能源汽車必須攻破的核心技術(shù)。
燃料電池汽車由燃料電池系統(tǒng)、儲(chǔ)氫瓶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整車控制系統(tǒng) 、輔助電池系統(tǒng)構(gòu)成。燃料電池系統(tǒng)占整車成本約 63%，其核心零部件為電堆、空氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)系統(tǒng)。其中，空氣循環(huán)系統(tǒng)能否高效運(yùn)作直接決定著新能源汽車的質(zhì)量，而空氣循環(huán)系統(tǒng)必不可少的核心部件就是空氣壓縮機(jī)。
在相同電流密度下，隨著供氣壓力的提高，電池的輸出電壓也將出現(xiàn)相應(yīng)的升高，從而提高了燃料電池的輸出功率。提高反應(yīng)壓力對(duì)于燃料電池內(nèi)的水/熱管理有明顯的改進(jìn)。燃料電池中的水管理的目的是保持燃料電池入口空氣的濕潤所需要的水量、電池內(nèi)電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的水，以及從電堆出口回收的水的總和相平衡，一旦這個(gè)平衡被打破，燃料電池就無法正常工作。在低壓的條件下，空氣的含水量將增加，同時(shí)低壓將減緩燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)，所以更多的水分被排出到大氣中，水平衡就有可能被打破。20%～30%的燃料電池輸出功率將被用于提升空氣的壓力，占附加能耗的95%。以壓縮機(jī)為主要部件的空氣管理系統(tǒng)也就成為了除驅(qū)動(dòng)電機(jī)之外燃料電池比較大的能量消耗部件，其綜合性能在很大程度上決定了裝備燃料電池的電動(dòng)汽車性能，因此研究高效、緊湊、可靠和低成本的空氣管理系統(tǒng)就成為了當(dāng)前車載燃料電池研究?jī)?yōu)先域中的重要任務(wù)。
技術(shù)壁壘高，渦旋和雙螺桿空壓機(jī)是目前主流技術(shù)路線。
由于燃料電池的特殊要求，供氣循環(huán)系統(tǒng)有很多待解決的技術(shù)難點(diǎn)，使目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)壓縮機(jī)無法滿足燃料電池電動(dòng)汽車的需求。一方面，為了保證質(zhì)子交換膜具有良好的工作特性，要求供氣系統(tǒng)供給燃料電池堆的壓縮空氣干凈。另一方面，為了保證PEMFC具有較好的綜合性能，要求供氣子系統(tǒng)能夠根據(jù)燃料電池輸出功率的大小及時(shí)調(diào)整供氣量與供氣壓力，并具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪聲低、可靠性高、能量可回收等特點(diǎn)。
燃料汽車需要較高的能量轉(zhuǎn)化率，在車輛行使過程中，空氣壓縮機(jī)工作的動(dòng)力來源是燃料電池的電能輸出，若壓縮機(jī)占用較多的輸出電能，必然會(huì)減少汽車的驅(qū)動(dòng)功率從而影響整車的性能;燃料電池中的質(zhì)子交換膜要求壓縮空氣完全無油，并且具有一定的濕度，因此通常使用的噴油冷卻壓縮機(jī)就不適合應(yīng)用在這一優(yōu)先域。
此外，還需要提供壓力相當(dāng)高、低流量的干凈空氣，必須不含任何碳?xì)浠衔?，如?為了獲得運(yùn)行效率，壓縮機(jī)需要在全負(fù)荷時(shí)的任何時(shí)間都能高效地工作，在寬的流量范圍能都能高效工作，能夠無延遲的調(diào)整燃料電池的功率輸出;車載環(huán)境要求壓縮機(jī)部件在能夠提供較大空氣排量的同時(shí)具有非常小的質(zhì)量、體積以及高可靠性;燃料電池運(yùn)行時(shí)無聲，壓縮機(jī)必須控制噪聲。
新能源汽車的特性為空氣壓縮機(jī)提出了新要求，為滿足壓縮機(jī)的低成本、低噪音和耐久性目標(biāo)，必須為壓縮機(jī)關(guān)鍵部件開發(fā)具有低成本、穩(wěn)定摩擦性能以及耐磨的涂層和材料。旋轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)和渦輪式壓縮機(jī)是目前的研究運(yùn)用重點(diǎn)。各類壓縮機(jī)都各具特點(diǎn)，需要對(duì)其弱點(diǎn)進(jìn)行研究并加以克服，從而滿足燃料電池的需要。從效率和可靠性來看，渦輪和螺桿空氣壓縮機(jī)是目前被認(rèn)為比較優(yōu)的兩種技術(shù)路線，也是未來運(yùn)用趨勢(shì)。
本公司擁有多項(xiàng)原創(chuàng)性發(fā)明專利，占據(jù)無油浮動(dòng)渦旋技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用比較前沿地位，必將為新能源汽車燃料電池的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。如若您要使用高品質(zhì)的空氣壓縮機(jī)，歡迎咨詢思科渦旋科技! 咨詢熱線：0571-56690976.
——摘自《中國壓縮機(jī)網(wǎng)》