【壓縮機網(wǎng)】從技術(shù)角度上來(lái)說(shuō)，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(guò)程中大大提高，從而保證了燃料電池的壽命和性能。隨著(zhù)氫燃料電池汽車(chē)的普及，大規模儲運氫的方向之一就是液氫儲運。

　　目前國內生產(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(chē)提供氫氣的基礎設施，加氫站對于氫燃料電池汽車(chē)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，占全球總數的54％。
 

　　
 

　　圖3 世界各國加氫站數量
 

　　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(chǎng)。

　　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企業(yè)以Plug power、Air product 公司為主，法國市場(chǎng)的液氫加氫站建設企業(yè)主要是林德公司。我國的液氫工廠(chǎng)還處在為航天火箭發(fā)射服務(wù)的階段，受法規所限，還無(wú)法應用于民用領(lǐng)域。

　　燃料電池系統

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

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

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

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

　　在燃料電池壽命也就是耐久性方面，雖然國內很多企業(yè)開(kāi)發(fā)的燃料電池電堆在實(shí)驗運行時(shí)壽命可以達到接近10000小時(shí)，但是燃料電池在車(chē)用工況下會(huì )衰減，通過(guò)表1可以看出，我國客車(chē)車(chē)載工況壽命為3000－5000小時(shí)，國外美國Van Hool已經(jīng)達到了18000小時(shí)；轎車(chē)方面國內為2000小時(shí)，國外包括豐田、現代、通用和奔馳等均超過(guò)了5000小時(shí)。

　　跟純電動(dòng)汽車(chē)相比，燃料電池汽車(chē)更適用于北方低溫城市。中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )執行副理事長(cháng)、中國科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高表示，“在低溫環(huán)境下電池由于極化原因會(huì )使汽車(chē)續駛里程大大下降，同時(shí)還有取暖問(wèn)題，而燃料電池更容易實(shí)現，純電動(dòng)相對來(lái)說(shuō)難度就比較大。”

　　因此低溫性能對于燃料電池汽車(chē)非常重要，通過(guò)表1可以看出，國內燃料電池汽車(chē)低溫啟動(dòng)溫度在－20℃～－10℃之間，國外豐田、本田和現代均可以達到－30℃。

　　氫氣循環(huán)泵及壓縮機

　　為了防止與氧氣發(fā)生化學(xué)反應的氫氣排出，以保證氫燃料電池的使用壽命，在氫燃料電池內部的氧氣與氫氣發(fā)生化學(xué)反應后，需要通過(guò)氫氣循環(huán)泵將多余的氫氣回收。目前，氫氣循環(huán)泵的轉動(dòng)軸與電機驅動(dòng)端接觸，并通過(guò)密封件密封，通過(guò)電機的驅動(dòng)端驅動(dòng)氫氣循環(huán)泵工作。

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

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

　　21世紀初，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 公司對多種壓縮機進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。目前最為典型的時(shí)Honeywell的離心式壓縮機和Opcon的雙螺桿壓縮機，二者已經(jīng)達了實(shí)際要求，已在多款燃料電池系統中進(jìn)行了長(cháng)時(shí)間運行。

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

　　表3 國內外燃料電池用空壓機對比
 

　　
 

　　交通領(lǐng)域及電源應用
 

　　在交通領(lǐng)域，根據中國汽車(chē)協(xié)會(huì )的數據，2018年燃料電池上牌車(chē)輛達到了1600輛，今年1－4月份銷(xiāo)售273輛，同比增長(cháng)289．8％，截至到今年4月份，累計燃料電池汽車(chē)為1873輛，且多為公交車(chē)和客車(chē)，轎車(chē)方面還未有上市品牌。

　　國外燃料電池車(chē)應用數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(chē)總計為6307輛，車(chē)型較為豐富包括轎車(chē)（大部分為豐田Mirai）、公交車(chē)、物流車(chē)、重載車(chē)以及叉車(chē)。

　　日本燃料電池車(chē)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(chē)、100做加氫站在運營(yíng)、140輛燃料電池叉車(chē)。

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

　　分布式燃料電池系統目前分為重整制氫式燃料電池系統（多以天然氣為原料）以及純氫燃料電池系統。近年來(lái)，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（ENE－FARM）是能夠同時(shí)產(chǎn)生電力和熱水的供給系統，其可以提供最大功率為0．75KW的電能（無(wú)論白天還是夜晚）。截至 2016 年底日本已經(jīng)累計推廣 20 萬(wàn)臺 ，2016 年底的售價(jià)為 127 萬(wàn)日元（約為 7．5 萬(wàn)元人民幣）。

　　在日本，導入家用燃料電池系統后可將能源利用率提高約95％，并可不受限于天氣情況，穩定地持續發(fā)電。據愛(ài)信精機公司統計，使用家用燃料電池（ENE．FRam TYPES）后，日本家庭購買(mǎi)電力量下降約80％。

 

來(lái)源：i能源