【壓縮機(jī)網(wǎng)】從技術(shù)角度上來說，液態(tài)氫的密度是氣體氫的845倍，相較于氫氣高壓儲運，低溫液態(tài)儲氫可以大大提高氫氣密度，降低儲運成本，氫氣純度也可以在液化過程中大大提高，從而保證了燃料電池的壽命和性能。隨著氫燃料電池汽車的普及，大規(guī)模儲運氫的方向之一就是液氫儲運。

　　目前國內(nèi)生產(chǎn)高壓儲氫瓶的企業(yè)有京城股份、中材科技、中集安瑞科等，進(jìn)行液氫布局的企業(yè)有中航101所、中科富海、富瑞氫能等。

　　加氫站

　　作為給燃料電池汽車提供氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施，加氫站對于氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要的。

　　全球擁有加氫站的國家以及數(shù)量分別是日本（96座）、德國（60座）、美國（42座）、中國（23座）、法國（19座）、英國（17座）、韓國（14座）、丹麥（11座）。日本、德國和美國加氫站共有198座，占全球總數(shù)的54％。
 

　　
 

　　圖3 世界各國加氫站數(shù)量
 

　　目前全球近400座加氫站中，有三分之一以上為液氫加氫站，遍布日本、美國及法國市場。

　　在日本，巖谷產(chǎn)業(yè)公司已經(jīng)成功建立了16座液氫加氫站，美國液氫加氫站的建設(shè)企業(yè)以Plug power、Air product 公司為主，法國市場的液氫加氫站建設(shè)企業(yè)主要是林德公司。我國的液氫工廠還處在為航天火箭發(fā)射服務(wù)的階段，受法規(guī)所限，還無法應(yīng)用于民用領(lǐng)域。

　　燃料電池系統(tǒng)

　　燃料電池系統(tǒng)主要由燃料電池與空壓機(jī)、儲氫瓶系統(tǒng)、氫氣循環(huán)泵、空氣壓縮機(jī)等組成，其中燃料電池電堆更是系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的核心環(huán)節(jié)，直接決定了燃料電池汽車的質(zhì)量。

　　一般而言，燃料電池性能的好壞可以通過電堆體積功率密度、質(zhì)量功率密度、燃料電池系統(tǒng)功率、燃料電池催化劑用量、燃料電池車載工況壽命、0－100米加速性能、低溫啟動性能來判定。

　　功率密度是指燃料電池能輸出最大的功率除以整個燃料電池系統(tǒng)的重量或體積，單位是瓦／公斤或瓦／升。從文中表1可以看出，我國燃料電池?zé)o論是體積功率密度還是質(zhì)量功率密度與國外差距明顯。燃料電池系統(tǒng)功率國內(nèi)目前成熟的僅為30KW，國外豐田的燃料電池汽車可以達(dá)到114KW。

　　鉑作為燃料電池的催化劑可以催化氫氣和氧氣的反應(yīng)，以幫助將燃料氣通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，由于鉑對于燃料電池的重要性以及其自身昂貴的價格（約200元／克），因此燃料汽車鉑載量對于整車的價格影響重大，根據(jù)表1，國內(nèi)燃料電池鉑載量約為0．6g／kw，國外可以達(dá)到0．19g／kw，差距明顯。

　　在燃料電池壽命也就是耐久性方面，雖然國內(nèi)很多企業(yè)開發(fā)的燃料電池電堆在實驗運行時壽命可以達(dá)到接近10000小時，但是燃料電池在車用工況下會衰減，通過表1可以看出，我國客車車載工況壽命為3000－5000小時，國外美國Van Hool已經(jīng)達(dá)到了18000小時；轎車方面國內(nèi)為2000小時，國外包括豐田、現(xiàn)代、通用和奔馳等均超過了5000小時。

　　跟純電動汽車相比，燃料電池汽車更適用于北方低溫城市。中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，“在低溫環(huán)境下電池由于極化原因會使汽車?yán)m(xù)駛里程大大下降，同時還有取暖問題，而燃料電池更容易實現(xiàn)，純電動相對來說難度就比較大。”

　　因此低溫性能對于燃料電池汽車非常重要，通過表1可以看出，國內(nèi)燃料電池汽車低溫啟動溫度在－20℃～－10℃之間，國外豐田、本田和現(xiàn)代均可以達(dá)到－30℃。

　　氫氣循環(huán)泵及壓縮機(jī)

　　為了防止與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氫氣排出，以保證氫燃料電池的使用壽命，在氫燃料電池內(nèi)部的氧氣與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，需要通過氫氣循環(huán)泵將多余的氫氣回收。目前，氫氣循環(huán)泵的轉(zhuǎn)動軸與電機(jī)驅(qū)動端接觸，并通過密封件密封，通過電機(jī)的驅(qū)動端驅(qū)動氫氣循環(huán)泵工作。

　　目前我國氫氣循環(huán)泵依賴進(jìn)口，美國Park公司開發(fā)氫氣循環(huán)泵可用于不同的氫燃料電池汽車，國內(nèi)沒有可以替代的產(chǎn)品，主要時由于氫氣循環(huán)泵的氫氣密封和水汽腐蝕和沖擊問題難以解決，國外也僅有幾家能夠提供解決方案。國內(nèi)目前尚未有廠家進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，但是已經(jīng)展開了基礎(chǔ)研究。

　　空氣壓縮機(jī)是車用燃料電池陰極提供氣（氧氣）系統(tǒng)的重要部件，通過對空氣進(jìn)行增壓，可以提高燃料電池的功率密度和效率，減少燃料電池系統(tǒng)的尺寸。

　　21世紀(jì)初，而美國能源部支持了AD Little Inc．、Honeywell等企業(yè)進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)，瑞典的Opcon 公司對多種壓縮機(jī)進(jìn)行了開發(fā)。目前最為典型的時Honeywell的離心式壓縮機(jī)和Opcon的雙螺桿壓縮機(jī)，二者已經(jīng)達(dá)了實際要求，已在多款燃料電池系統(tǒng)中進(jìn)行了長時間運行。

　　國內(nèi)目前有廣順新能源動力、福建雪人股份、德燃動力系統(tǒng)等企業(yè)在進(jìn)行開發(fā)，目前均處于設(shè)計研發(fā)的初級階段，而且沒有將電機(jī)極其控制器進(jìn)行集成設(shè)計和優(yōu)化，可靠性和耐久性還有待于提高。

　　表3 國內(nèi)外燃料電池用空壓機(jī)對比
 

　　
 

　　交通領(lǐng)域及電源應(yīng)用
 

　　在交通領(lǐng)域，根據(jù)中國汽車協(xié)會的數(shù)據(jù)，2018年燃料電池上牌車輛達(dá)到了1600輛，今年1－4月份銷售273輛，同比增長289．8％，截至到今年4月份，累計燃料電池汽車為1873輛，且多為公交車和客車，轎車方面還未有上市品牌。

　　國外燃料電池車應(yīng)用數(shù)量最多的為美國和日本。截至到目前為止，美國燃料電池乘用車總計為6307輛，車型較為豐富包括轎車（大部分為豐田Mirai）、公交車、物流車、重載車以及叉車。

　　日本燃料電池車主要有：15輛燃料電池公交在東京正常運行、3000輛燃料電池乘用車、100做加氫站在運營、140輛燃料電池叉車。

　　在燃料電池電源應(yīng)用方面主要是分布式燃料電池系統(tǒng)，目前我國并未有成熟應(yīng)用案例。

　　分布式燃料電池系統(tǒng)目前分為重整制氫式燃料電池系統(tǒng)（多以天然氣為原料）以及純氫燃料電池系統(tǒng)。近年來，前者在歐洲、美國及日本發(fā)展迅猛，尤以日本的普及率最高。

　　日本家用分布式燃料電池系統(tǒng)（ENE－FARM）是能夠同時產(chǎn)生電力和熱水的供給系統(tǒng)，其可以提供最大功率為0．75KW的電能（無論白天還是夜晚）。截至 2016 年底日本已經(jīng)累計推廣 20 萬臺 ，2016 年底的售價為 127 萬日元（約為 7．5 萬元人民幣）。

　　在日本，導(dǎo)入家用燃料電池系統(tǒng)后可將能源利用率提高約95％，并可不受限于天氣情況，穩(wěn)定地持續(xù)發(fā)電。據(jù)愛信精機(jī)公司統(tǒng)計，使用家用燃料電池（ENE．FRam TYPES）后，日本家庭購買電力量下降約80％。

 

來源：i能源