金屬板電堆MH170

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(shí)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(gè)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(shí)，將電堆形容為燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，“其本質(zhì)相當(dāng)于‘發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(dòng)，此后行業(yè)內(nèi)沒有更多進(jìn)展。因此有評(píng)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(dòng)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(dòng)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?cè)诖呋瘜?、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(dòng)的技術(shù)路線不是獨(dú)創(chuàng)，但我們的優(yōu)勢(shì)在于整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)都對(duì)燃料電池有著很深入的理論認(rèn)知，同時(shí)也具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。溫度越低，無輔助啟動(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(chǔ)存、防水防塵、沖擊、振動(dòng)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(dòng)實(shí)驗(yàn)。

“我們對(duì)此很有信心。”付宇對(duì)記者說，“電堆節(jié)數(shù)越多，越容易實(shí)現(xiàn)低溫啟動(dòng)”。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(tái)”。為此，驥翀氫能計(jì)劃今年內(nèi)在山東建立一個(gè)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(shí)等國紛紛公布禁售燃油車的“時(shí)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(gè)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(gè)新技術(shù)后從電堆推向發(fā)動(dòng)機(jī)再推向整車，相對(duì)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”。