凌氫新能源王少華：燃料電池系統環境可靠性研究是整個產業發展的必由之路
圖為江蘇凌氫新能源科技有限公司技術總監王少華作主題演講
“燃料電池系統環境可靠性研究是整個產業發展的必由之路，是企業競爭的基礎，也是消費者信心建立的前提條件。”日前，江蘇凌氫新能源科技有限公司技術總監王少華在“2023氫能與燃料電池技術及應用國際峰會”論壇上，作題為《燃料電池系統環境可靠性試驗研究》的主題演講時如是說道。
王少華表示，目前，中、美、日、韓、歐盟等全球主要經濟體都已將發展氫能和燃料電池產業上升為國家戰略層面，建立能源研究院，并頒布了相應政策和法規。
2022年3月，國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》。《規劃》提出了氫能產業發展各階段目標：到2025年，我國燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站，可再生能源制氫量達到10萬-20萬噸/年，實現二氧化碳減排100萬-200萬噸/年。到2030年，形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系。到2035年，形成氫能多元應用生態，可再生能源制氫在終端能源消費中的比例明顯提升。
隨著我國產業政策和技術標準日臻完善，各地燃料電池汽車示范城市群已陸續啟動，氫燃料電池汽車保有量穩步提升。據王少華介紹，2016-2020年我國氫燃料電池汽車產量逐年提升;2020年受疫情影響，行業產量下滑至1199輛。截至2020年底，我國氫燃料電池汽車保有量為7352輛，進入商業化初期。
值得關注的是，燃料電池系統和電堆領域做研發的企業如雨后春筍般涌現。為了避免企業同質化競爭，還有技術性內卷，王少華表示，可靠性研究成為燃料電池行業產業化發展的必然需求。
據王少華介紹，氫燃料電池系統可靠性研究包括四個方面：泄露研究——氫安全、熱學研究——全溫區、電學研究——全功率、應用研究——全工況。
關于氫安全泄露方面，王少華表示，氫氣不同于其它氣體，是一種最小的原子，很容易發生泄露。燃料電池汽車的安全性，主要是指燃料電池汽車運行過程中車載系統的安全，主要包括高壓供氫系統、燃料電池發電系統的安全性能。因此，泄露方面的相關研究，可大大提高燃料電池汽車的安全性。
關于熱學研究全溫區方面，對于地理位置差異、晝夜溫差和季節性變化，燃料電池車的運行面臨著高溫和低溫的挑戰。王少華表示，燃料電池汽車想要實現商業化，必須滿足在全溫區運行以及低溫冷啟動的條件。
關于電學研究全功率方面，王少華表示，電堆功率和電堆效率與燃料電池系統效率密切相關。全功率范圍內，燃料電池系統效率變化很大，子系統中DCDC效率和空壓機功耗變化也很大。因此，面對散熱量問題、濕熱控制、流場和溫場的合理性，做燃料電池系統全功率的安全試驗非常有必要。
關于應用研究全工況方面，我國頒布了《中國汽車行駛工況》(CATC)，對不同用途的車輛各自做了相應規定。王少華表示，全工況測試考慮車輛運動特征、動力特征和環境特征數據。燃料電池車輛全工況試驗對測試系統的要求主要包括快速響應、散熱量、濕熱控制和姿態模擬四個方面。
王少華認為，當前燃料電池系統環境可靠性領域還存在六大痛點：國內缺少大功率氫能試驗艙、不能解決動態散熱問題、艙內溫場和流場紊亂、氫電安全隱患、無法實現姿態和變載的動態模擬、缺少多種工況模擬能力。
為了應對這些問題，凌氫在環境可靠性測試領域已做出五項主要研究成果。
一是開創“風洞式”燃料電池環境艙先河。凌氫燃料電池環境艙內可實現風洞式平流流場，增加氫氣分離擴張段，實現了氫氣分離、脈排。通過可調式矢量送風口設計，實現氣流準確供應，分布式微流道設計，避免氫氣局部聚集。
二是提供氫安全體系化整體安全解決方案。該方案又包含五個方面內容，即：符合氫氣分布規律的合理布局;傳感器的選用和合理布置;智能化四級聯動處置方法;安全矩陣聯動反應策略;分布式微流道設計，避免氫氣局部聚集。
三是開發了燃料電池冷啟動內循環系統，模擬氫樣件在低溫環境下進行冷啟動試驗及可靠性測試。
四是解決系統加載動態響應問題。凌氫已研究出了載冷系統蓄能技術和冷熱動平衡控制技術。
五是穩定持續的新風供應和整艙及進排氣低氣壓模擬技術。針對這兩項技術，凌氫申請了《一種燃料電池環境艙切換融霜低溫供氣系統及其工作方法》和《一種燃料電池系統單罐式進排氣模擬系統及其工作方法》兩項專利。
在科研方面，據王少華介紹，凌氫燃料電池環境可靠性測試核心技術處于行業領先水平。凌氫在燃料電池環境可靠性測試領域申請專利共計60余項，其中發明專利20項。
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