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探索氫氣循環泵

作者:中國儲能網新聞中心 來源:高工氫燃料電池 發布時間:2019-08-06 瀏覽:
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氫氣循環泵是氫燃料電池發動機的關鍵零部件,發揮著提高燃料利用率、確保氫安全(氫氣溢出在外界環境中引起不安全因素)等重要作用。

對于氫氣循環泵而言,要做到密封設計好(氫氣容易泄露)、耐水性強(經過電堆反應后剩余的氫氣帶有少量水蒸氣)、流量大(適應大功率電堆)、壓力輸出穩定(低壓轉為高壓)、無油(保證氫氣純度)等,技術難度相較于傳統氣體循環泵要高很多。

從市場應用來看,普旭(Busch)品牌可謂無人不知無人不曉,這家企業占據國內約90%的市場份額。普旭是一家德國公司,產品在瑞士生產,在國內上海擁有全資子公司。普旭氫氣循環泵采用爪式,與豐田旗下子公司豐田自動織機、日本公司Ougra等技術路線類似。

“日本廠家氫氣循環泵產品有賣到國內。但日本廠家在挑客戶,并不是完全鋪開,因為自身產能有限。他們的目的是先培育市場,讓國內企業習慣技術路線。”一名業內人士透露。

目前國內也有個別企業在小批量供貨氫氣循環泵,幾臺、幾十臺的供貨,沒有品牌,還不能稱之為嚴格意義上的產品。技術路線方面,有企業跟隨普旭爪式路線的,也有企業依托自身優勢開發渦旋式的,還有企業研發類似羅茨式。如果加上研發樣機的及送樣測試的,意圖分享氫氣循環泵市場蛋糕的約7、8家。

思科渦旋科技(杭州)有限公司主要從事高性能渦旋壓縮機與真空泵的研發、生產和銷售,該公司是開發渦旋式氫氣循環泵的典型企業。今年4月15日,公司收到東風(武漢)工程咨詢有限公司組織的東風汽車集團股份有限公司技術中心《FCEV-回氫泵采購3》項目的《中選通知書》。除東風以外,公司產品也有供應給國內其他系統集成商。

北京艾爾航空科技有限公司供應電子水泵、節溫器、低溫啟動閥門等燃料電池系統零部件,同時公司開發出爪式氫氣循環泵,實現小批量供貨。

國內企業涉足氫氣循環泵的還有雪人股份、漢鐘精機、南方德爾、濟南思明特、浙江恒友、伯肯子公司北京蘭天達等。

整體而言,燃料電池行業處于發展初級階段,氫氣循環泵隨之呈現出“爪式應用為主,多種技術路線并存”的局面,每一種技術路線都有優缺點。相較于普旭而言,國內企業在高品質大批量穩定供貨方面,差距顯著。普旭在裝備工藝及產品一致性上優勢明顯。

一名燃料電池企業高層向高工氫電透露:“國內企業送樣測試氫氣循環泵的到是有,但還不成熟,我們不敢直接上產品。”

一個必須正式的現實是,國內電堆正朝大功率方向發展,但目前適配60kW及以上電堆的大流量氫氣循環泵都不成熟。為了獲得體積小、功耗低、效率更高的產品,氫氣循環泵企業、系統集成商乃至大型車企都在研發更優的氫氣循環泵產品或尋找替代方案。

據一家企業負責人透露,不同于爪式、渦旋、羅茨等容積泵,公司在開發一款類似博世(該公司與歐洲電堆公司合作開發系統)的離心式氫氣循環泵,這款泵體積小、功耗低、效率更高,可直接裝在電堆端板上,主動控制流量。國內也有其他公司在做前期研發,不對外宣傳。

另一名企業高層則認為,未來引射器是發展方向。引射器利用高速噴射工作流體造成的壓差將噴出的氣體不斷吸入并再噴出,相比氫氣循環泵,這種裝置無移動部件、結構簡單、運行可靠,而且無寄生功率,是實現燃料電池氫氣循環利用的理想裝置。

但引射器在低功率負載下存在引射效果不佳的問題。為彌補引射器的缺陷,從而能夠覆蓋PEMFC系統的全部工作區間,國內外都在探索采用增加引射器移動部件或采用引射器與循環泵并聯的方法實現上述設計目標。例如,Brunner等人設計了一種可變噴嘴喉部直徑的引射器,應用于巴拉德電堆系統,獲得了較好的循環效果;嘉興德燃動力系統公司研發出電控噴氫與引射回氫相結合,實現大工況范圍內的氫循環效果。

值得注意的是,雖然氫氣循環泵在技術上有很大的提升空間,技術發展方向也相對明確,但由于政策多變、市場不穩定,國內企業在研發上動力不足。

一家企業高層表示:“國內政策不穩定,導致行業技術革新呈現非理性狀態,比如45kW是花費了大量人力物力才實現的成熟產品,突然要拔高到60-70kW,導致技術不成熟、成本也不劃算。與之相適應的,我們沒辦法用科技邏輯、市場邏輯來計算產品周期,投資回報周期縮短,所以不敢投入研發下一代。”

關鍵字:氫氣循環泵

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